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EP4157161B1 - Input device for operating and/or controlling a technical device via a user - Google Patents

Input device for operating and/or controlling a technical device via a user Download PDF

Info

Publication number
EP4157161B1
EP4157161B1 EP21729490.9A EP21729490A EP4157161B1 EP 4157161 B1 EP4157161 B1 EP 4157161B1 EP 21729490 A EP21729490 A EP 21729490A EP 4157161 B1 EP4157161 B1 EP 4157161B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
user
sensor elements
interface circuit
tongue
input apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP21729490.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4157161C0 (en
EP4157161A1 (en
Inventor
Carsten Mehring
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Stuttgart
Original Assignee
Universitaet Stuttgart
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Stuttgart filed Critical Universitaet Stuttgart
Publication of EP4157161A1 publication Critical patent/EP4157161A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4157161C0 publication Critical patent/EP4157161C0/en
Publication of EP4157161B1 publication Critical patent/EP4157161B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F4/00Methods or devices enabling patients or disabled persons to operate an apparatus or a device not forming part of the body 
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07758Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card arrangements for adhering the record carrier to further objects or living beings, functioning as an identification tag

Definitions

  • the present invention relates to an input device for operating and/or controlling a technical device by a user, with a plurality of sensor elements which are designed to be spatially distributed in the oral cavity of the user in order to detect a respective current tongue position and/or tongue movement of the user, and with an interface circuit which is coupled to the sensor elements and which is designed to generate a plurality of control signals depending on the sensor elements and to transmit them to the technical device.
  • the invention further relates to a method for operating and/or controlling a technical device by a user, comprising the steps of: providing a plurality of sensor elements spatially distributed in the oral cavity of the user, detecting a respective current tongue position and/or tongue movement of the user using the sensor elements, generating a plurality of control signals depending on the respective current tongue position and/or tongue movement of the user with the aid of an interface circuit, and transmitting the plurality of control signals from the interface circuit to the technical device.
  • voice-controlled input devices are increasingly being used.
  • voice-controlled input devices are increasingly being used.
  • a technical device either manually or voice-controlled, for example due to a physical disability or due to another manual activity being carried out at the same time in an environment in which voice input could be unreliable, disruptive or even treacherous.
  • the input device includes a magnetic ball that can rotate freely within a ball cage.
  • the ball cage with the ball can be placed in the user's oral cavity via a mouthpiece and the user can move the ball with his tongue.
  • a magnetic sensor is provided outside the oral cavity that detects changes in the magnetic field of the ball.
  • the input device includes a plurality of pressure sensors or a plurality of capacitive sensors that are arranged on a mouthpiece that can be pushed over the user's teeth. It is proposed here that the sensors are placed visibly on the outside or front of the teeth.
  • the pressure sensors can detect sufficient pressure that a user can generate with his tongue. Capacitive sensors can detect the proximity of the tongue even without contact.
  • the signals from the sensors are to be transmitted wirelessly to a processor, which can serve as an interface circuit to a computer.
  • the required radio signals are to be generated by the sensor elements in response to a specific tongue movement of the user. This indicates that the sensors require a power supply that is not shown in detail.
  • US 2012/0259554 A1 proposes that the tongue movement of the user is tracked using a thermal camera arranged in the oral cavity. Further embodiments include microphones outside the oral cavity with which the tongue movement is to be tracked. Overall, US 2012/0259554 A1 thus a variety of Concepts that are intended to enable a user to operate and/or control a technical device with the tongue.
  • the device includes a rod with integrated sensor elements, which is attached to the user's tongue, for example by a piercing.
  • the sensor elements in the rod can include a rotation rate sensor, a pressure sensor and/or a touch-sensitive sensor, so that the user can interact with a technical device by placing the tongue against the palate or by other tongue movements.
  • a touch-sensitive sensor element can be arranged as a dental implant in the user's oral cavity.
  • US7,995,031 B2 Yet another input device for operating and/or controlling a technical device using the tongue is described in US7,995,031 B2
  • the input device includes pressure sensors that are placed under the palate.
  • Another input device with pressure sensors is disclosed in US8,242,880 B2 disclosed.
  • US8,018,320 B2 proposes a tongue-controlled input device based on induction.
  • US8,548,394 B2 discloses a tongue-controlled input device which is placed under the palate and is based on induction, on a mechanical interaction or on a touch-sensitive surface.
  • a radio module is known that is used to monitor tooth alignment as part of orthodontic treatment. Furthermore, the radio module can be used to monitor parameters relating to a person's breathing and sleep. The radio module can be attached to a patient's teeth using a carrier.
  • WO 2006/073296 A1 discloses an RFID tag for attachment to a human tooth.
  • the RFID tag contains a memory for storing personal information that is intended to identify the wearer, particularly in the event of an accident.
  • US8,487,769 B2 reveals a switchable RFID transponder.
  • US 2013/090921 A1 discloses an input device for voice input.
  • WO90/07249 A1 discloses a tongue-activated communications controller having an intraoral transmitter assembly with a keyboard having a plurality of tongue-activated positions for encoding a signal.
  • the intraoral transmitter assembly includes a two-sided circuit board. The first side contains electronics for transmitting signals and the second side contains circuitry for switching from one position to another.
  • the controller also includes a receiver for receiving the encoded signals from the transmitter. The receiver sends the signal to a microcomputer for decoding the encoded signals to form from the decoded signal a set of instructions for operating a device. The microcomputer sends the signals to a device to be operated.
  • EP 0 487 027 A1 discloses an operating device for physically handicapped persons with a switching device consisting of a circuit board with a keypad.
  • the circuit board can be positioned in the mouth, for example, like a chewing gum board, so that the keypad can be operated with the tongue. Signals triggered in this way are transmitted to an interface via which various devices can be operated or controlled.
  • an object of the present invention to provide an alternative input device that enables reliable operation and/or control of a technical device using the tongue.
  • An input device is desirable that enables comfortable and safe/non-dangerous interaction with a technical device using the tongue for the user.
  • the sensor elements each contain a transponder which is set up to is to receive an interrogation signal and, depending on this, to transmit an individually coded response signal with an individual coding to the interface circuit, wherein the interface circuit is set up to generate the interrogation signal and transmit it into the user's oral cavity via an antenna, and wherein the interface circuit can recognize, based on the individual coding, which of the sensor elements in the user's oral cavity a respective response signal originates from.
  • the interface circuit generates an interrogation signal and transmits it into the user's oral cavity via an antenna
  • the sensor elements each contain a transponder which receives the interrogation signal and transmits an individually coded response signal with an individual coding depending on the user's current tongue position and/or tongue movement to the interface circuit, wherein the interface circuit can recognize, based on the individual coding, which of the sensor elements in the user's oral cavity a respective response signal originates from.
  • the sensor elements each contain a passive transponder, i.e. a transponder that generates the transmission energy required to generate the individually coded response signal from the query signal or receives it with the query signal. Accordingly, the sensor elements in the preferred embodiments do not require their own energy storage. In particular, a battery or a rechargeable accumulator in the oral cavity can be dispensed with, which is a great advantage in avoiding health impairments.
  • the input device could have an energy storage device in the form of a battery, a rechargeable battery or a capacitor, for example in the form of a so-called supercapacitor, whereby the energy storage device can be arranged together with the sensor elements in the user's oral cavity.
  • an energy storage device can advantageously be charged without contact, in particular inductively or capacitively.
  • such an energy storage device can also be charged with the help of so-called "energy harvesting" through the movement of the tongue itself.
  • the sensor elements of the new input device each have a transponder that is able to transmit an individually coded response signal to the interface circuit.
  • Each sensor element therefore has "its own" transponder that identifies the sensor element.
  • the interface circuit can easily and reliably identify which of the many sensor elements a particular response signal comes from. This makes it possible to identify the current position and/or movement of the tongue with a high spatial resolution and a high degree of reliability.
  • the new input device makes it possible to provide a large number of teeth with one or even several sensor elements in a very simple and cost-effective manner, in order to create a large number of "keys" for convenient and precise tongue-controlled input of data and/or control commands.
  • the human tongue can locate the teeth in the user's oral cavity with a high degree of specificity and spatial resolution.
  • the human tongue can detect even the smallest elevations, depressions and changes in the oral cavity.
  • the new input device makes advantageous use of this property.
  • one or even several sensor elements could be arranged on each of the user's teeth, for example on different sides of a tooth, including the inside of the tooth facing the tongue, the outside of the tooth facing away from the tongue and, if necessary, the chewing surfaces.
  • the new input device thus opens up a large number of data and/or command inputs, which can be very reliably distinguished from one another due to the individual coding of the transponders, without the need for a complex evaluation circuit in the user's oral cavity.
  • the new input device makes it possible to implement the assignment of a conventional computer keyboard with a corresponding ASCII character set.
  • a movement of the tongue along the inside of the teeth allows a user to interact very comfortably and without fatigue.
  • the new input device enables a user to interact comfortably, reliably and safely with a technical device. The tasks mentioned above are therefore completely solved.
  • the sensor elements are each arranged on a sensor carrier which is designed to place the sensor elements on the user's teeth, in particular on the inner sides of the teeth which face the tongue.
  • the sensor elements in other embodiments could be placed at other locations within the oral cavity of a user, for example on the palate or on the jawbone.
  • the placement of the sensor elements on the teeth advantageously contributes to enabling error-free and comfortable interaction with the technical device because the teeth represent a reference position known and familiar to the user. It is particularly advantageous to place the individual sensor elements on the inside of the teeth because the user can then reach the sensor elements with very small fine motor movements.
  • the sensor carrier can hold a single sensor element on a tooth. In other embodiments, the sensor carrier can hold several sensor elements, for example in the manner of a bridge and/or as a mold model that is adapted as a negative impression to the outer contour of one or more teeth.
  • the sensor carrier can contain a silicone body that can be pushed over the user's teeth in the manner of a mouth guard or a dental splint.
  • the sensor elements can be glued to tooth surfaces, so that in these cases a housing wall of the respective sensor element, which can be fixed to one or more of the user's teeth using a body-compatible adhesive, forms or contains the sensor carrier.
  • the positioning of these sensor elements can advantageously be carried out using an applicator.
  • Multiple sensor elements may be arranged in groups on a common holder.
  • the input device may include sensor carriers that can each hold two sensor elements per tooth.
  • the input device includes a holder configured to hold the interface circuit outside the user's oral cavity.
  • the holder is designed to hold the interface circuit in the head and/or neck area of the user.
  • the holder can have a bracket which, when used as intended, is arranged in the cheek area of the user and can be attached to the head and/or ear of the user, for example in the manner of a microphone headset.
  • the holder can be arranged in front of the user's face in the manner of a pair of glasses or can be placed around the user's neck on a collar or necklace.
  • the interface circuit can be mounted on a flexible film that adheres to the skin or as a so-called electronic tattoo that is positioned in the cheek, chin and/or neck area of the user.
  • the sensor elements each contain a SAW tag as a transponder.
  • the abbreviation SAW stands for surface acoustic wave and refers to a sound wave that spreads across the surface of a body.
  • the sensor elements contain a wave converter (typically as an interdigital converter) that converts an electrical, magnetic and/or electromagnetic query signal into a mechanical sound wave.
  • the sound wave can spread across the surface of the carrier body and is reflected at defined reflection points. A sound wave reflected in this way runs back along the surface of the body and is emitted by the wave converter as a response signal.
  • each sensor element has a SAW tag with an individual coding in the form of a spatial distribution of reflection points, so that the individually encoded response signal contains a large number of reflections, the time interval of which relative to the query signal and relative to one another represents the individual coding.
  • SAW tags enables a very cost-effective and reliable identification of the individual sensor elements.
  • the sound wave on the surface of the sensor element spreads more slowly than an electromagnetic radio wave, which in principle leads to a time delay between the query signal and the individually coded response signals of the sensor elements.
  • This time delay is very advantageous in order to evaluate a large number of individually coded response signals in response to a common query signal, especially in the Presence of natural reflections of the interrogation signal in the user's oral cavity.
  • the delay also reduces direct crosstalk from the interrogation signal to the response signal on the interface circuit.
  • SAW tags can be manufactured with very small dimensions, for example less than or equal to 2mm x 2mm x 0.2mm.
  • the SAW tags can be provided with a body-compatible coating and attached to the user's teeth using a body-compatible adhesive. Such sensor elements can then advantageously be removed by simply brushing the teeth and excreted, for example, via the intestinal tract. This reduces or avoids hygiene problems.
  • the interface circuit is configured to analyze a plurality of individually coded response signals with respect to a respective signal strength.
  • the evaluation of the sensor elements includes an analysis of the respective signal strength in addition to the interface circuit analyzing the respective individual coding of the sensor elements.
  • the analysis of the respective signal strength can be carried out in some embodiments using a threshold criterion in that the interface circuit first decides on the basis of a threshold criterion which response signals from the multitude of response signals of the sensor elements are to be sent for further analysis/evaluation.
  • the interface circuit is set up to analyze only those individually coded response signals in relation to the respective individual code whose signal strength exceeds or at least reaches a defined threshold value.
  • the embodiment enables the new input device to be implemented in a very simple and cost-effective manner with purely passive sensor elements, since the tongue dampens or even suppresses a signal exchange between a sensor element and the interface circuit when it covers the sensor element. Accordingly, the input device of this embodiment can be based on the user using his tongue to specifically dampen a signal exchange between the interface circuit and one or more selected sensor elements. and/or suppress it.
  • the interface circuit can store which individually coded response signals the interface circuit can expect in response to a query signal if none of the sensor elements or only certain sensor elements are covered by the user's tongue.
  • the interface circuit can be set up to compare the received response signals with the expected setting in order to recognize in this way which sensor element or sensor elements did not receive a response signal with sufficient signal strength. In this way, the interface circuit can very easily recognize the "activation" of a sensor element with the tongue, more precisely a desired association between the tongue and tooth or teeth.
  • the interface circuit is designed to logically link a plurality of individually coded response signals.
  • the interface circuit is particularly advantageously set up to detect a tongue movement along several sensor elements in relation to the direction of movement and/or speed of movement.
  • This enables the user to interact with the technical device, for example, via "swiping movements" similar to a touch-sensitive screen of a smartphone or tablet PC.
  • a movement with the tongue from left to right along the inside of the teeth in the user's upper jaw could function as an input command for a technical device that triggers a movement of the device to the right.
  • the technical device can be an assistive robot system, for example. The detection and ignoring of possibly unintentional multiple activations and a resulting increase in the reliability of the new input device is also made easier with this design.
  • the sensor elements each contain a switch which is designed to selectively activate or deactivate the transponder.
  • the switch can be configured to selectively establish or interrupt an electrical connection between a first part of the sensor element and a second part of the sensor element, wherein the first part of the sensor element includes an antenna via which the query signal is received and/or the response signal is sent, while the second part stores or represents the individual coding of the respective sensor element.
  • the switch can be an electrical contact that can optionally be closed with the tongue.
  • the switch can include a changeover contact with which a first sensor element or a second sensor element can optionally be activated.
  • This design is particularly advantageous if the interface circuit is only to receive an individually coded response signal from those sensor elements that are selected by a user action.
  • the design enables rapid detection of a sensor element activated by the user with the tongue. It also helps to give the user haptic feedback for the actuation of a sensor element. This can be advantageous for reducing incorrect inputs.
  • the sensor elements each have a defined contact surface for the user's tongue, wherein the switch can be actuated perpendicular to the contact surface.
  • the sensor elements can act like a push button, which enables very reliable individual actuation of individual sensor elements with the tongue.
  • the sensor elements each have a defined contact surface for the user's tongue, wherein the switch can be actuated parallel to the contact surface.
  • the activation of a sensor element requires a sliding operation of the switch with the tongue or a Shear force, which advantageously contributes to reducing incorrect inputs.
  • this design is advantageous if a sensor element is to optionally generate two different response signals in order to further increase the number of possible interactions of the user with the technical device.
  • the sensor elements each have a raised area and/or a recess that provides the user's tongue with a tactile marking.
  • This design advantageously contributes to improving the ergonomics of the new input device and minimizing unintentional input errors.
  • the input device includes a jaw position sensor configured to detect a jaw position of the user, wherein the interface circuit is configured to generate the plurality of control signals further in dependence on the jaw position sensor.
  • the jaw position sensor can function like a shift key, so that the user can bring about various interactions with the technical device by opening or closing his jaw in addition to a tongue movement.
  • the interface circuit is accordingly set up to generate various control signals for an individually coded response signal of a selected sensor element depending on a signal from the jaw position sensor.
  • the jaw position sensor can be set up to detect an opening angle between the upper jaw and the lower jaw of the user.
  • the jaw position sensor can be set up to generate a pressure-dependent jaw position signal, which can be representative, for example, of the pressure with which the upper jaw and the lower jaw are pressed against each other.
  • the sensor elements each have a closed biocompatible shell.
  • a biocompatible casing in the sense of this embodiment is a closed casing made of a material that is free from harmful influences when in contact with the user's saliva and/or tissue.
  • the sensor elements can be coated with proteins in order to achieve biocompatibility.
  • the sensor elements of this embodiment have a high body compatibility and are preferably biotolerant or even bioinert.
  • Fig.1 an embodiment of the new input device is designated in its entirety with the reference number 10.
  • the input device 10 serves to enable a human user to interact with a technical device, as is explained in detail below.
  • the user is shown here in a highly simplified manner with his oral cavity 12, in which the tongue 14 and a plurality of teeth 16 are located.
  • a sensor element 18 is arranged on each of the teeth 16 on an inner side of the tooth facing the tongue 14.
  • the sensor elements 18 each have a closed outer shell and are glued to a tooth with this outer shell.
  • the sensor elements can be attached to a sensor carrier (not shown here), wherein the sensor carrier is attached to the user's teeth.
  • the sensor carrier can be attached to the user's teeth in a similar way to braces.
  • the sensor carrier can contain a plastic rail with a negative mold of the teeth that can be pushed over the teeth. Regardless of the type of attachment of the sensor elements to the user's teeth, it is preferred in some embodiments if at least six discrete sensor elements are distributed within the oral cavity, with each discrete sensor element being arranged on a different tooth.
  • the input device 10 includes an interface circuit 20, which in preferred embodiments may include a microcontroller, microprocessor, ASIC, FPGA or other logic circuit.
  • the interface circuit is held outside the user's oral cavity.
  • the interface circuit 20 can be held by means of a bracket 22, which is attached to one or both ears of the user in the manner of a headset.
  • the interface circuit 20 can be arranged on a chain or a collar that the user can wear around the neck.
  • the interface circuit 20 can be arranged on glasses or a glasses-like frame, a helmet or a similar holder that allows a user to position the interface circuit 20 in the head area.
  • the interface circuit 20 has an antenna 24, which, for example, extends in a bracket-like manner along the jawbone and/or one side of the cheek of the user or can be applied directly to the user's skin as an electronic tattoo.
  • the interface circuit 20 is connected to an electric drive 26 and a computer 28.
  • the electric drive 26 and the computer 28 are examples of a technical device that the user can operate and/or control using the new input device 10.
  • the drive 26 and the computer 28 can be parts of an assistive robot system.
  • the input device 10 can be used anywhere where manual or voice-based data and/or command input for a technical device is not possible, only temporarily or only inadequately possible, in particular in the field of healthcare, in military applications such as adjusting a rifle scope in the firing position, or in the leisure and sports sector, such as in so-called action sports.
  • the interface circuit 20 can optionally be coupled to several technical devices that are spatially positioned apart from one another, for example in different rooms of a building. The user can then operate and/or control the various technical devices with one and the same input device 10, depending on which of the various technical devices he is in the vicinity of at a defined point in time. Accordingly, in preferred embodiments, the interface circuit 20 can have a radio interface to the technical device, which is designed, for example, as a WLAN and/or Bluetooth and/or NFC interface.
  • the interface circuit 20 generates a query signal 30, which is transmitted here via the antenna 24 into the oral cavity 12 of the user.
  • the sensor elements 18 each have a - preferably passive - transponder, which is able to receive the query signal 30 and, depending on this, to generate an individually coded response signal 32, 34.
  • a first individual code is shown at the reference number 32' and a different second individual code is shown at the reference number 34'.
  • the response signal 32 with the individual code 32' is generated by a sensor element 18', which is arranged on the tooth 16'.
  • the response signal 34 with the individual code 34' is generated by a sensor element, which is arranged on the tooth 16". Due to the different individual codings 32', 34', the interface circuit 20 can recognize from which of the sensor elements 18 in the oral cavity 12 of the user a respective response signal 32, 34 originates.
  • the tip of the tongue 14 touches the inside of the tooth 16', on which the sensor element 18' is arranged. Accordingly, the tongue 14 covers the sensor element 18' here, which means that the response signal 32 is dampened in comparison to the response signal 34 or is even completely suppressed.
  • the interface circuit 20 receives the response signal 34 of the sensor element 18" on the tooth 16" via the antenna 24 significantly more strongly than the response signal 32 from the tooth 16'. The same applies here to further response signals (not shown here) from the other sensor elements 18 in the oral cavity 12 of the user.
  • the interface circuit 20 can recognize that the tip of the tongue is resting on the tooth 16'. In the preferred embodiments, the interface circuit 20 interprets this as an "actuation" of the sensor element 18' on the tooth 16' and determines a control signal for the technical device in response to this actuation.
  • the control signal may correspond to the actuation of a key on a commercially available computer keyboard, so that the user can generate keystrokes with his tongue that are compatible with the keystrokes of a commercially available computer keyboard.
  • the actuation of the sensor element 18' may, for example, turn the electric drive 26 on or off.
  • the input device 10 includes one or more jaw position sensors 36, with which the position of the user's lower jaw relative to the upper jaw and/or a pressure with which the user presses the lower jaw and the upper jaw together can be detected.
  • the jaw position sensor can also be arranged outside the oral cavity 12, in particular on the user's skin in the area of the discus articularis.
  • the jaw position sensor can be attached to the bracket 22, for example.
  • the jaw position sensor 36 generates a further individually coded response signal 38 in response to the Query signal 30.
  • the interface circuit 20 can detect a current jaw position of the user with the help of the jaw position sensor 36 and generate various control signals for the technical device depending on this.
  • the interface circuit 20 can logically combine the jaw position signal 38 in the manner of a shift key or selection key with the actuation of a sensor element 18 by the tongue 14, so that the user can generate various "characters" with the same tongue position or tongue movement by varying his jaw position.
  • the interface circuit 20 is configured to determine a temporal sequence of tongue positions in order to detect a tongue movement within the oral cavity 12.
  • the user can use a controlled tongue movement to effect an interaction with the technical device, such as a movement of the technical device in a direction of movement that corresponds to the direction of movement of the tongue 14.
  • the interface circuit 20 analyzes multiple actuations of sensor elements 18 within a defined period of time in order to detect, in particular, simultaneous or almost simultaneous actuations of sensor elements 18.
  • multiple actuation of sensor elements 18 with the tongue 14 can cause a targeted interaction with the technical device, similar to how the simultaneous actuation of several keys on the keyboard of a conventional computer can trigger predefined actions.
  • the interface circuit 20 can be set up to ignore multiple actuations of sensor elements 18 within the defined period of time or to compare them with a stored expectation for typical uncontrolled tongue movements in order to filter out unwanted or uncontrolled tongue movements.
  • Fig.2 shows a preferred embodiment of a sensor element 18, but here in a schematic representation without a biocompatible sheath.
  • the sensor element 18 here has a body 40, which can be made, for example, from a crystalline semiconductor material such as lithium niobate LiNbO3. In this case, the body can be very thin and have a thickness of, for example, less than or equal to 0.2 mm.
  • Conductor structures are formed on the body 40, for example as metallic tracks.
  • a first conductor structure 42 forms a wave converter (interdigital converter) with a receiving antenna 44, via which the electrical, magnetic and/or electromagnetic interrogation signal 30 can be received.
  • An electrical interrogation signal can be used as part of a capacitive coupling between the sensor elements and the interface circuit.
  • a magnetic interrogation signal can be used for an inductive coupling between the sensor elements and the interface circuit.
  • An electromagnetic interrogation signal 30 corresponds to a radio signal. In principle, all three variants appear possible, with an electromagnetic interrogation signal 30 appearing advantageous with regard to the function of the sensor element 18 explained below.
  • the conductor structure 42 converts the interrogation signal 30 into an acoustic surface wave, which Fig.2 is indicated by the reference number 46.
  • the surface wave 46 spreads on the surface of the body 40 in the direction of the arrow 48.
  • the reference number 50 shows a further conductor structure which is formed on the surface of the body 40.
  • the further conductor structure 50 essentially contains several reflectors at which the surface wave 46 is reflected.
  • a reflected surface wave 52 is therefore created at each reflector of the conductor structure 50, which runs in the direction of the arrow 54 and reaches the conductor structure 42. There, the returning surface wave 52 is converted back into an electromagnetic wave and emitted via the antenna 44.
  • the conductor structure 42 and the antenna 44 are preferably matched to one another, with high impedance and preferably directly coupled to enable advantageous miniaturization of the sensor element 18.
  • the sensor element 18 has a surface area of approximately 2mm x 2mm.
  • FIG.2 A schematic timing diagram is shown, which shows a pulse at reference number 56, which symbolizes the interrogation signal 30.
  • the pulse 56 excites an incoming surface wave 46 in the first conductor structure 42.
  • the reference numbers 58, 60, 62 show three smaller pulses which follow one another in time and occur with a certain time delay ⁇ t 0 after the pulse 56.
  • the pulses 58, 60 are shown here with a time interval ⁇ t which corresponds to the spatial distance d between the first two reflectors of the second conductor structure 50 in the direction of travel 48 of the incoming surface wave 46.
  • the sensor element 18 generates a number of temporally staggered response pulses 58, 60, 62 in response to a query pulse 56, the time interval of the response pulses 58, 60, 62 to the query pulse 56 and relative to one another corresponding to the spatial arrangement and distance of the reflectors in the conductor structure 50 relative to the conductor structure 42.
  • the signal strength of the response pulses 58, 60, 62 which are emitted by the first conductor structure 42 as an electromagnetic wave and then arrive at the antenna 24 of the interface circuit 20, is usually significantly lower than the signal strength of the interrogation pulse 56, as shown in Fig.2 is shown in a simplified manner, since the energy of the query pulse 56 is distributed over several response pulses 58, 60, 62.
  • the time interval ⁇ t 0 of the response pulses 58, 60, 62 to the query signal 56 is, due to the propagation speed of the acoustic surface waves 46, 52, significantly greater than the time offset to backscatter signals or signal echoes of the query signal 56 due to reflections in the oral cavity.
  • the time interval ⁇ t 0 simplifies the evaluation of the response pulses 60, 62 in the interface circuit 20.
  • Reference number 64 indicates a threshold line that represents a signal threshold that is stored in the interface circuit 20. Only when a sequence of response pulses 58, 60, 62 exceeds the signal threshold represented by line 64 does the interface circuit 20 in this embodiment recognize the corresponding pulse sequence as a response signal from the sensor element 18.
  • the time interval ⁇ t between the individual response pulses in the pulse sequence 58, 60, 62 represents an individual coding that uniquely identifies the corresponding sensor element 18.
  • Fig.2 shows a simplified representation of a so-called SAW tag and an illustration of an advantageous mode of operation.
  • SAW tags have been around since the 1960s and they form a kind of geometrically coded transponder that is particularly well suited for the implementation of the new input device because SAW tags are passive Transponders can be manufactured very small and inexpensively.
  • the user can use his tongue to attenuate the signal strength of the electromagnetic wave that reaches a SAW tag as an interrogation signal 30, as well as the signal strength of any response pulses 58, 60, 62, and thus help the interface circuit 20 to receive the response signal 32 from the sensor element 18' (see Fig.1 ) or at least not with sufficient signal strength.
  • Fig.3 shows a further embodiment using two sensor elements 18a, 18b, which can be arranged on a tooth 16a, 16b of a user.
  • the sensor elements 18a, 18b can be identified by means of SAW tags Fig.2 and/or using another transponder technology.
  • the sensor carrier 70 can be made of silicone, plastic or metal and, depending on the application, can fix one or more sensor elements 18 to the teeth of a user. Suitable sensor carriers 70 are known in principle from the field of dentistry and jaw surgery.
  • each of the sensor elements 18a, 18b contains two transmitting/receiving antennas 72, 74 which are arranged next to each other.
  • Each of the two sensor antennas 72, 74 is "open” here, i.e. the electrical conductor track of the respective antenna 72, 74 is interrupted.
  • a switch 76 with two contact paths is arranged between the two antennas 72, 74. The switch 76 can be moved with the tongue in the direction of the double arrow 78 in order to close either one antenna 72 or the other antenna 74.
  • Each of the two antennas 72, 74 of a sensor element 18a, 18b can be coupled to a memory chip in which an individual coding is stored.
  • the user can therefore selectively activate the sensor elements 18a, 18b with the help of his tongue and thereby select which of the respective codes is to be sent to the interface circuit 20 in response to a query signal 30.
  • a sensor element 18a, 18b it is possible for a sensor element 18a, 18b to selectively send out different individual codes and thus send different operations to the interface circuit 20.
  • an embodiment according to Fig.3 the direction of movement of the tongue and, if applicable, an oscillating movement of the tongue can be easily detected.
  • Fig.4 shows a simplified representation of a sensor element 18 with a contact surface 90, which is formed here on a raised portion 92.
  • the contact surface 90 can be pressed onto a conductor track structure 94 by pressure perpendicular to the contact surface 90 in order to close an electrical contact.
  • Fig.5 shows another embodiment of a sensor element with a switch, which here has to be moved parallel to the contact surface 90 in order to selectively open or close a double conductor structure 94.
  • the Fig. 4 and 5 thus show possible realizations for a switch 76 according to Fig.3 .
  • the natural movement of the user's tongue 14 over the tooth surfaces facing into the interior of the oral cavity 12 enables largely fatigue-free operation of the input device 10.
  • the arrangement of a single sensor element 18 on a tooth surface enables targeted data and/or control signal generation with a low error rate due to the fine motor skills or the fine motor memory of the tongue 14 within the oral cavity 12.
  • An arrangement of the sensor elements on the inner surfaces of the teeth advantageously contributes to fatigue-free operation.
  • a combined evaluation of the response signals from several sensor elements, possibly in combination with one or more signals that represent a jaw position of the user, is particularly advantageous, since in this way a very large number of different input data/commands can be distinguished from one another.
  • embodiments of the new input device enable the implementation of a keyboard function as is known from conventional computer keyboards, but in contrast to manual operation, here with tongue operation.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zur Bedienung und/oder Steuerung eines technischen Gerätes durch einen Benutzer, mit einer Vielzahl von Sensorelementen, die dazu eingerichtet sind, räumlich verteilt in der Mundhöhle des Benutzers angeordnet zu werden, um eine jeweils momentane Zungenposition und/oder Zungenbewegung des Benutzers zu detektieren, und mit einem Schnittstellenschaltkreis, der mit den Sensorelementen gekoppelt ist und der dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den Sensorelementen eine Vielzahl von Steuersignalen zu erzeugen und an das technische Gerät zu übertragen.The present invention relates to an input device for operating and/or controlling a technical device by a user, with a plurality of sensor elements which are designed to be spatially distributed in the oral cavity of the user in order to detect a respective current tongue position and/or tongue movement of the user, and with an interface circuit which is coupled to the sensor elements and which is designed to generate a plurality of control signals depending on the sensor elements and to transmit them to the technical device.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bedienung und/oder Steuerung eines technischen Gerätes durch einen Benutzer, mit den Schritten: Bereitstellen einer Vielzahl von Sensorelementen räumlich verteilt in der Mundhöhle des Benutzers, Detektieren einer jeweils momentanen Zungenposition und/oder Zungenbewegung des Benutzers unter Verwendung der Sensorelemente, Erzeugen einer Vielzahl von Steuersignalen in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Zungenposition und/oder Zungenbewegung des Benutzers mit Hilfe eines Schnittstellenschaltkreises, und Übertragen der Vielzahl von Steuersignalen von dem Schnittstellenschaltkreis an das technische Gerät.The invention further relates to a method for operating and/or controlling a technical device by a user, comprising the steps of: providing a plurality of sensor elements spatially distributed in the oral cavity of the user, detecting a respective current tongue position and/or tongue movement of the user using the sensor elements, generating a plurality of control signals depending on the respective current tongue position and/or tongue movement of the user with the aid of an interface circuit, and transmitting the plurality of control signals from the interface circuit to the technical device.

Eine solche Eingabevorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind prinzipiell aus US 2012/0259554 A1 bekannt, die auch als nächstliegender Stand der Technik angesehen werden kann.Such an input device and a corresponding method are in principle US 2012/0259554 A1 which can also be regarded as the closest state of the art.

Es gibt zahlreiche unterschiedliche Konzepte, um es einem Benutzer zu ermöglichen, mit einem technischen Gerät zu interagieren und insbesondere Daten und/oder Steuerbefehle für das technische Gerät zu generieren. Zur Eingabe von Daten oder Befehlen für einen Computer sind Tastaturen, Mäuse, sogenannte Trackballs und berührungsempfindliche Flächen in Form von Touchscreens oder Touchpads bekannt. Gemeinsam ist diesen Eingabevorrichtungen, dass der Benutzer typischerweise seine Hände oder zumindest einen oder mehrere Finger benötigt, um das technische Gerät zu bedienen. Dementsprechend kann man hier von einer manuellen Eingabevorrichtung sprechen.There are numerous different concepts to enable a user to interact with a technical device and in particular to generate data and/or control commands for the technical device. Keyboards, mice, so-called trackballs and touch-sensitive surfaces in the form of touchscreens or touchpads are known for entering data or commands for a computer. What these input devices have in common is that the user typically uses his hands or at least one or more fingers are required to operate the technical device. Accordingly, this can be referred to as a manual input device.

Darüber hinaus finden zunehmend auch sprachgesteuerte Eingabevorrichtungen Verwendung. Es gibt jedoch Situationen und Konstellationen, in denen ein Benutzer weder manuell noch sprachgesteuert mit einem technischen Gerät interagieren kann, beispielsweise aufgrund einer körperlichen Behinderung oder aufgrund einer anderen, zeitgleich ausgeführten manuellen Tätigkeit in einer Umgebung, in der eine Spracheingabe unzuverlässig, störend oder sogar verräterisch sein könnte.In addition, voice-controlled input devices are increasingly being used. However, there are situations and constellations in which a user cannot interact with a technical device either manually or voice-controlled, for example due to a physical disability or due to another manual activity being carried out at the same time in an environment in which voice input could be unreliable, disruptive or even treacherous.

Die oben genannte US 2012/0259554 A1 schlägt eine Eingabevorrichtung für einen Computer vor, bei der die Zungenbewegung eines Benutzers innerhalb der Mundhöhle verfolgt wird. In einem ersten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung eine magnetische Kugel, die sich innerhalb eines Kugelkäfigs frei drehen kann. Der Kugelkäfig mit der Kugel kann über ein Mundstück in der Mundhöhle des Benutzers platziert werden und der Benutzer kann die Kugel mit seiner Zunge bewegen. Außerhalb der Mundhöhle ist ein magnetischer Sensor vorgesehen, der Änderungen des Magnetfeldes der Kugel detektiert. In einem zweiten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung eine Vielzahl von Drucksensoren oder eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren, die an einem Mundstück angeordnet sind, welches über die Zähne des Benutzers geschoben werden kann. Vorgeschlagen ist hier, dass die Sensoren sichtbar an der Außen- bzw. Vorderseite der Zähne platziert werden. Die Drucksensoren können einen hinreichenden Druck detektieren, den ein Benutzer mit seiner Zunge erzeugen kann. Kapazitive Sensoren können die Nähe der Zunge auch ohne Berührung detektieren. Die Signale der Sensoren sollen drahtlos an einen Prozessor übertragen werden, der insoweit als Schnittstellenschaltkreis zu einem Computer dienen kann. Die erforderlichen Funksignale sollen hier in Reaktion auf eine bestimmte Zungenbewegung des Benutzers von den Sensorelementen erzeugt werden. Dies deutet darauf hin, dass die Sensoren eine im Details nicht dargestellte Stromversorgung benötigen. In einem dritten Ausführungsbeispiel schlägt US 2012/0259554 A1 vor, dass die Zungenbewegung des Benutzers mit Hilfe einer in der Mundhöhle angeordneten thermischen Kamera verfolgt wird. Weitere Ausführungsbeispiele beinhalten Mikrofone außerhalb der Mundhöhle, mit denen die Zungenbewegung verfolgt werden soll. Insgesamt schlägt US 2012/0259554 A1 somit eine Vielzahl von Konzepten vor, die es einem Benutzer ermöglichen sollen, ein technisches Gerät mit der Zunge zu bedienen und/oder zu steuern.The above mentioned US 2012/0259554 A1 proposes an input device for a computer in which the tongue movement of a user is tracked within the oral cavity. In a first embodiment, the input device includes a magnetic ball that can rotate freely within a ball cage. The ball cage with the ball can be placed in the user's oral cavity via a mouthpiece and the user can move the ball with his tongue. A magnetic sensor is provided outside the oral cavity that detects changes in the magnetic field of the ball. In a second embodiment, the input device includes a plurality of pressure sensors or a plurality of capacitive sensors that are arranged on a mouthpiece that can be pushed over the user's teeth. It is proposed here that the sensors are placed visibly on the outside or front of the teeth. The pressure sensors can detect sufficient pressure that a user can generate with his tongue. Capacitive sensors can detect the proximity of the tongue even without contact. The signals from the sensors are to be transmitted wirelessly to a processor, which can serve as an interface circuit to a computer. The required radio signals are to be generated by the sensor elements in response to a specific tongue movement of the user. This indicates that the sensors require a power supply that is not shown in detail. In a third embodiment, US 2012/0259554 A1 proposes that the tongue movement of the user is tracked using a thermal camera arranged in the oral cavity. Further embodiments include microphones outside the oral cavity with which the tongue movement is to be tracked. Overall, US 2012/0259554 A1 thus a variety of Concepts that are intended to enable a user to operate and/or control a technical device with the tongue.

Eine weitere Eingabevorrichtung zur Bedienung und/oder Steuerung eines technischen Gerätes mit Hilfe der Zunge ist in US 2016/0154468 A1 offenbart. In einem ersten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vorrichtung einen Stab mit integrierten Sensorelementen, der beispielsweise durch ein Piercing an der Zunge des Benutzers befestigt wird. Die Sensorelemente in dem Stab können einen Drehratensensor, einen Drucksensor und/oder einen berührungsempfindlichen Sensor beinhalten, so dass der Benutzer durch Anlegen der Zunge an den Gaumen oder andere Zungenbewegungen mit einem technischen Gerät interagieren kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein berührungsempfindliches Sensorelement als Zahnimplantat in der Mundhöhle des Benutzers angeordnet werden.Another input device for operating and/or controlling a technical device using the tongue is US 2016/0154468 A1 In a first embodiment, the device includes a rod with integrated sensor elements, which is attached to the user's tongue, for example by a piercing. The sensor elements in the rod can include a rotation rate sensor, a pressure sensor and/or a touch-sensitive sensor, so that the user can interact with a technical device by placing the tongue against the palate or by other tongue movements. In a further embodiment, a touch-sensitive sensor element can be arranged as a dental implant in the user's oral cavity.

Noch eine weitere Eingabevorrichtung zur Bedienung und/oder Steuerung eines technischen Gerätes mit Hilfe der Zunge ist in US 7,995,031 B2 offenbart. In diesem Fall beinhaltet die Eingabevorrichtung Drucksensoren, die unter dem Gaumen angeordnet werden. Eine weitere Eingabevorrichtung mit Drucksensoren ist in US 8,242,880 B2 offenbart. US 8,018,320 B2 schlägt eine zungengesteuerte Eingabevorrichtung vor, die auf Induktion basiert. US 8,548,394 B2 offenbart eine zungengesteuerte Eingabevorrichtung, die unter dem Gaumen angeordnet wird und auf Induktion, auf einer mechanischen Interaktion oder auf einer berührungsempfindlichen Fläche beruht.Yet another input device for operating and/or controlling a technical device using the tongue is described in US7,995,031 B2 In this case, the input device includes pressure sensors that are placed under the palate. Another input device with pressure sensors is disclosed in US8,242,880 B2 disclosed. US8,018,320 B2 proposes a tongue-controlled input device based on induction. US8,548,394 B2 discloses a tongue-controlled input device which is placed under the palate and is based on induction, on a mechanical interaction or on a touch-sensitive surface.

Aus US 2018/0000563 A1 ist ein Funkmodul bekannt, das dazu dient, eine Zahnregulierung im Rahmen einer kieferorthopädischen Behandlung zu überwachen. Des Weiteren kann das Funkmodul verwendet werden, um Parameter bezüglich der Atmung und des Schlafs einer Person zu überwachen. Das Funkmodul kann mit Hilfe eines Trägers an den Zähnen eines Patienten befestigt werden.Out of US 2018/0000563 A1 A radio module is known that is used to monitor tooth alignment as part of orthodontic treatment. Furthermore, the radio module can be used to monitor parameters relating to a person's breathing and sleep. The radio module can be attached to a patient's teeth using a carrier.

WO 2006/073296 A1 offenbart einen RFID-Tag zur Befestigung an einem menschlichen Zahn. Der RFID-Tag beinhaltet einen Speicher zum Abspeichern von persönlichen Informationen, die den Träger insbesondere bei einem Unfall identifizieren sollen. WO 2006/073296 A1 discloses an RFID tag for attachment to a human tooth. The RFID tag contains a memory for storing personal information that is intended to identify the wearer, particularly in the event of an accident.

US 8,487,769 B2 offenbart einen schaltbaren RFID-Transponder. US 2013/090921 A1 offenbart eine Eingabevorrichtung zur Spracheingabe. US8,487,769 B2 reveals a switchable RFID transponder. US 2013/090921 A1 discloses an input device for voice input.

WO 90/07249 A1 offenbart einen durch die Zunge aktivierten Kommunikationscontroller mit einer intraoralen Senderbaugruppe mit einer Tastatur, die mehrere durch die Zunge aktivierbare Positionen zum Kodieren eines Signals besitzt. Die intraorale Senderbaugruppe umfasst eine zweiseitige Leiterplatte. Die erste Seite enthält Elektronik zum Übertragen von Signalen und die zweite Seite enthält Schaltkreise zum Umschalten von einer Position in eine andere. Der Controller umfasst außerdem einen Empfänger zum Empfang der codierten Signale vom Sender. Der Empfänger sendet das Signal an einen Mikrocomputer zur Decodierung der codierten Signale, um aus dem decodierten Signal einen Befehlssatz zum Betreiben eines Geräts zu bilden. Der Mikrocomputer sendet die Signale an ein zu bedienendes Gerät. WO90/07249 A1 discloses a tongue-activated communications controller having an intraoral transmitter assembly with a keyboard having a plurality of tongue-activated positions for encoding a signal. The intraoral transmitter assembly includes a two-sided circuit board. The first side contains electronics for transmitting signals and the second side contains circuitry for switching from one position to another. The controller also includes a receiver for receiving the encoded signals from the transmitter. The receiver sends the signal to a microcomputer for decoding the encoded signals to form from the decoded signal a set of instructions for operating a device. The microcomputer sends the signals to a device to be operated.

EP 0 487 027 A1 offenbart eine Bedienungsvorrichtung für körperbehinderte Personen mit einem Schaltgerät, das aus einer Platine mit einem Tastenfeld besteht. Die Platine kann beispielsweise als Kaugummibrett im Mund positioniert werden, so dass das Tastenfeld mit der Zunge betätigt werden kann. Auf diese Weise ausgelöste Signale werden an eine Schnittstelle übertragen, über die verschiedene Geräte bedient oder gesteuert werden können. EP 0 487 027 A1 discloses an operating device for physically handicapped persons with a switching device consisting of a circuit board with a keypad. The circuit board can be positioned in the mouth, for example, like a chewing gum board, so that the keypad can be operated with the tongue. Signals triggered in this way are transmitted to an interface via which various devices can be operated or controlled.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Eingabevorrichtung anzugeben, die eine zuverlässige Bedienung und/oder Steuerung eines technischen Gerätes mit Hilfe der Zunge ermöglicht. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Eingabevorrichtung anzugeben, die eine große Vielfalt an Benutzereingaben ermöglicht und Fehleingaben möglichst weitgehend reduziert. Es ist eine Eingabevorrichtung wünschenswert, die eine für den Benutzer komfortable und unbedenkliche/ungefährliche Interaktion mit einem technischen Gerät mit Hilfe der Zunge ermöglicht.Against this background, it is an object of the present invention to provide an alternative input device that enables reliable operation and/or control of a technical device using the tongue. In particular, it is an object of the invention to provide an input device that enables a wide variety of user inputs and reduces incorrect inputs as much as possible. An input device is desirable that enables comfortable and safe/non-dangerous interaction with a technical device using the tongue for the user.

Die Aufgaben werden durch eine Eingabevorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Sensorelemente jeweils einen Transponder beinhalten, der dazu eingerichtet ist, ein Abfragesignal aufzunehmen und in Abhängigkeit davon ein individuell codiertes Antwortsignal mit einer individuellen Codierung an den Schnittstellenschaltkreis zu übertragen, wobei der Schnittstellenschaltkreis dazu eingerichtet ist, das Abfragesignal zu erzeugen und über eine Antenne in die Mundhöhle des Benutzers auszusenden, und wobei der Schnittstellenschaltkreis aufgrund der individuellen Codierung erkennen kann, von welchem der Sensorelemente in der Mundhöhle des Benutzers ein jeweiliges Antwortsignal stammt. Des Weiteren wir ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei der Schnittstellenschaltkreis ein Abfragesignal erzeugt und über eine Antenne in die Mundhöhle des Benutzers aussendet, und wobei die Sensorelemente jeweils einen Transponder beinhalten, der das Abfragesignal aufnimmt und ein individuell codiertes Antwortsignal mit einer individuellen Codierung in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Zungenposition und/oder Zungenbewegung des Benutzers an den Schnittstellenschaltkreis überträgt, wobei der Schnittstellenschaltkreis aufgrund der individuellen Codierung erkennen kann, von welchem der Sensorelemente in der Mundhöhle des Benutzers ein jeweiliges Antwortsignal stammt.The tasks are solved by an input device of the type mentioned above, whereby the sensor elements each contain a transponder which is set up to is to receive an interrogation signal and, depending on this, to transmit an individually coded response signal with an individual coding to the interface circuit, wherein the interface circuit is set up to generate the interrogation signal and transmit it into the user's oral cavity via an antenna, and wherein the interface circuit can recognize, based on the individual coding, which of the sensor elements in the user's oral cavity a respective response signal originates from. Furthermore, a method of the type mentioned at the outset is proposed, wherein the interface circuit generates an interrogation signal and transmits it into the user's oral cavity via an antenna, and wherein the sensor elements each contain a transponder which receives the interrogation signal and transmits an individually coded response signal with an individual coding depending on the user's current tongue position and/or tongue movement to the interface circuit, wherein the interface circuit can recognize, based on the individual coding, which of the sensor elements in the user's oral cavity a respective response signal originates from.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhalten die Sensorelemente jeweils einen passiven Transponder, d.h. einen Transponder, der die zum Erzeugen des individuell codierten Antwortsignals benötigte Sendeenergie aus dem Abfragesignal generiert bzw. mit dem Abfragesignal erhält. Dementsprechend kommen die Sensorelemente in den bevorzugten Ausführungsbeispielen ohne eigenen Energiespeicher aus. Insbesondere kann auf eine Batterie oder einen wieder aufladbaren Akkumulator in der Mundhöhle verzichtet werden, was zur Vermeidung von gesundheitlichen Beeinträchtigungen von großem Vorteil ist.In preferred embodiments, the sensor elements each contain a passive transponder, i.e. a transponder that generates the transmission energy required to generate the individually coded response signal from the query signal or receives it with the query signal. Accordingly, the sensor elements in the preferred embodiments do not require their own energy storage. In particular, a battery or a rechargeable accumulator in the oral cavity can be dispensed with, which is a great advantage in avoiding health impairments.

Ungeachtet dessen könnte die Eingabevorrichtung jedoch in anderen Ausführungsbeispielen einen Energiespeicher in Form einer Batterie, eines Akkus oder einer Kapazität, etwa in Form eines sogenannten Supercaps, besitzen, wobei der Energiespeicher zusammen mit den Sensorelementen in der Mundhöhle des Benutzers angeordnet werden kann. Vorteilhaft kann ein solcher Energiespeicher berührungslos geladen werden, insbesondere induktiv oder kapazitiv. Prinzipiell kann ein solcher Energiespeicher auch mit Hilfe des sogenannten "Energie-Harvesting" durch die Zungenbewegung selbst geladen werden.Irrespective of this, in other embodiments the input device could have an energy storage device in the form of a battery, a rechargeable battery or a capacitor, for example in the form of a so-called supercapacitor, whereby the energy storage device can be arranged together with the sensor elements in the user's oral cavity. Such an energy storage device can advantageously be charged without contact, in particular inductively or capacitively. In principle, such an energy storage device can also be charged with the help of so-called "energy harvesting" through the movement of the tongue itself.

Jedenfalls besitzen die Sensorelemente der neuen Eingabevorrichtung jeweils einen Transponder, der in der Lage ist, ein individuell codiertes Antwortsignal an den Schnittstellenschaltkreis zu übertragen. Jedes Sensorelement besitzt also "einen eigenen" Transponder, der das Sensorelement identifiziert. Infolgedessen kann der Schnittstellenschaltkreis auf einfache und zuverlässige Weise erkennen, von welchem Sensorelement aus der Vielzahl von Sensorelemente ein jeweiliges Antwortsignal stammt. Dies macht es möglich, die jeweils aktuelle Position und/oder Bewegung der Zunge mit einer hohen Ortsauflösung und einer hohen Zuverlässigkeit zu erkennen.In any case, the sensor elements of the new input device each have a transponder that is able to transmit an individually coded response signal to the interface circuit. Each sensor element therefore has "its own" transponder that identifies the sensor element. As a result, the interface circuit can easily and reliably identify which of the many sensor elements a particular response signal comes from. This makes it possible to identify the current position and/or movement of the tongue with a high spatial resolution and a high degree of reliability.

Insbesondere ist es mit der neuen Eingabevorrichtung auf sehr einfache und kostengünstige Weise möglich, eine hohe Anzahl an Zähnen mit jeweils einem oder sogar mehreren Sensorelementen zu versehen, um auf diese Weise eine hohe Anzahl an "Tasten" zur komfortablen und genauen zungengesteuerten Eingabe von Daten und/oder Steuerbefehlen zu realisieren. Die menschliche Zunge kann mit einer hohen Spezifizität und Ortsauflösung die Zähne in der Mundhöhle des Benutzers lokalisieren. Zudem kann die menschliche Zunge schon kleinste Erhebungen, Vertiefungen und Veränderungen in der Mundhöhle detektieren. Die neue Eingabevorrichtung macht sich diese Eigenschaft in vorteilhafter Weise zunutze. Prinzipiell könnten an jedem Zahn des Benutzers ein oder sogar mehrere Sensorelemente angeordnet werden, etwa an verschiedenen Seiten eines Zahns einschließlich der zur Zunge hin weisenden Zahninnenseite, der von der Zunge weg weisenden Zahnaußenseite sowie ggf. den Kauflächen. Damit eröffnet die neue Eingabevorrichtung eine große Vielzahl an Daten- und/oder Befehlseingaben, die aufgrund der jeweils individuellen Codierung der Transponder sehr zuverlässig voneinander unterschieden werden können, ohne dass es einer aufwendigen Auswerteschaltung in der Mundhöhle des Benutzers bedürfte. Prinzipiell ist es mit der neuen Eingabevorrichtung möglich, die Belegung einer herkömmlichen Computertastatur mit einem entsprechenden ASCII-Zeichensatz zu implementieren.In particular, the new input device makes it possible to provide a large number of teeth with one or even several sensor elements in a very simple and cost-effective manner, in order to create a large number of "keys" for convenient and precise tongue-controlled input of data and/or control commands. The human tongue can locate the teeth in the user's oral cavity with a high degree of specificity and spatial resolution. In addition, the human tongue can detect even the smallest elevations, depressions and changes in the oral cavity. The new input device makes advantageous use of this property. In principle, one or even several sensor elements could be arranged on each of the user's teeth, for example on different sides of a tooth, including the inside of the tooth facing the tongue, the outside of the tooth facing away from the tongue and, if necessary, the chewing surfaces. The new input device thus opens up a large number of data and/or command inputs, which can be very reliably distinguished from one another due to the individual coding of the transponders, without the need for a complex evaluation circuit in the user's oral cavity. In principle, the new input device makes it possible to implement the assignment of a conventional computer keyboard with a corresponding ASCII character set.

Eine Bewegung der Zunge entlang der Zahninnenseiten ermöglicht einem Benutzer eine sehr komfortable und ermüdungsfreie Interaktion. Insgesamt kann mit der neuen Eingabevorrichtung daher eine komfortable, zuverlässige und sichere Interaktion eines Benutzers mit einem technischen Gerät realisiert werden. Die oben genannten Aufgaben sind daher vollständig gelöst.A movement of the tongue along the inside of the teeth allows a user to interact very comfortably and without fatigue. Overall, the new input device enables a user to interact comfortably, reliably and safely with a technical device. The tasks mentioned above are therefore completely solved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sensorelemente jeweils an einem Sensorträger angeordnet, der dazu eingerichtet ist, die Sensorelemente an den Zähnen des Benutzers zu platzieren, insbesondere an den Zahninnenseiten, die zur Zunge weisen.In a preferred embodiment, the sensor elements are each arranged on a sensor carrier which is designed to place the sensor elements on the user's teeth, in particular on the inner sides of the teeth which face the tongue.

Abweichend hiervon oder ergänzend hierzu könnten die Sensorelemente in anderen Ausgestaltungen an anderen Stellen innerhalb der Mundhöhle eines Benutzers platziert sein, beispielsweise am Gaumen oder an den Kieferknochen. Die Platzierung der Sensorelemente an den Zähnen trägt vorteilhaft dazu bei, eine fehlerfreie und komfortable Interaktion mit dem technischen Gerät zu ermöglichen, weil die Zähne eine für den Benutzer bekannte und gewohnte Referenzposition repräsentieren. Besonders vorteilhaft ist es, die einzelnen Sensorelemente jeweils an Zahninnenseiten zu platzieren, weil der Benutzer die Sensorelemente dann mit sehr geringen feinmotorischen Bewegungen erreichen kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Sensorträger jeweils ein einzelnes Sensorelement an einem Zahn halten. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Sensorträger mehrere Sensorelemente halten, beispielsweise nach Art einer Brücke und/oder als Formmodell, das als Negativabdruck an die Außenkontur eines oder mehrerer Zähne angepasst ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Sensorträger einen Silikonkörper beinhalten, der nach Art eines Zahnschutzes oder einer Zahnschiene über die Zähne des Benutzers geschoben werden kann. In anderen Ausführungsbeispielen können die Sensorelemente auf Zahnflächen aufgeklebt sein, so dass in diesen Fällen eine Gehäusewand des jeweiligen Sensorelements, die mit Hilfe eines körperverträglichen Klebstoffs an einem oder mehreren Zähnen des Benutzers fixiert werden kann, den Sensorträger bildet oder beinhaltet. Die Positionierung dieser Sensorelemente kann vorteilhaft mit Hilfe eines Applikators erfolgen. Mehrere Sensorelemente können gruppenweise an einem gemeinsamen Halter angeordnet sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Eingabevorrichtung Sensorträger beinhalten, die jeweils zwei Sensorelemente pro Zahn halten können.Deviating from this or in addition to this, the sensor elements in other embodiments could be placed at other locations within the oral cavity of a user, for example on the palate or on the jawbone. The placement of the sensor elements on the teeth advantageously contributes to enabling error-free and comfortable interaction with the technical device because the teeth represent a reference position known and familiar to the user. It is particularly advantageous to place the individual sensor elements on the inside of the teeth because the user can then reach the sensor elements with very small fine motor movements. In some embodiments, the sensor carrier can hold a single sensor element on a tooth. In other embodiments, the sensor carrier can hold several sensor elements, for example in the manner of a bridge and/or as a mold model that is adapted as a negative impression to the outer contour of one or more teeth. In some embodiments, the sensor carrier can contain a silicone body that can be pushed over the user's teeth in the manner of a mouth guard or a dental splint. In other embodiments, the sensor elements can be glued to tooth surfaces, so that in these cases a housing wall of the respective sensor element, which can be fixed to one or more of the user's teeth using a body-compatible adhesive, forms or contains the sensor carrier. The positioning of these sensor elements can advantageously be carried out using an applicator. Multiple sensor elements may be arranged in groups on a common holder. In some embodiments, the input device may include sensor carriers that can each hold two sensor elements per tooth.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Eingabevorrichtung einen Halter, der dazu eingerichtet ist, den Schnittstellenschaltkreis außerhalb der Mundhöhle des Benutzers zu halten.In a further embodiment, the input device includes a holder configured to hold the interface circuit outside the user's oral cavity.

Vorzugsweise ist der Halter dazu eingerichtet, den Schnittstellenschaltkreis im Kopf- und/oder Halsbereich des Benutzers zu halten. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Halter einen Bügel aufweisen, der im bestimmungsgemäßen Einsatz im Wangenbereich des Benutzers angeordnet ist und beispielsweise nach Art eines Mikrofon-Headsets am Kopf und/oder Ohr des Benutzers befestigt werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Halter nach Art eines Brillengestells vor dem Gesicht des Benutzers angeordnet sein oder an einem Halsband oder einer Halskette um den Hals des Benutzers gelegt sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis auf einer flexiblen, auf der Haut haftenden Folie bzw. als sogenanntes elektronisches Tattoo realisiert sein, die bzw. das im Wangen-, Kinn- und/oder Halsbereich des Benutzers positioniert ist. All diese Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele besitzen den Vorteil, dass die Übertragung der individuellen Codierung sowie der wechselseitige Austausch von Abfragesignal und Antwortsignal über kurze Distanzen ermöglicht wird. Dies erlaubt es, die neue Eingabevorrichtung mit sehr geringen Sendeleistungen zu realisieren, was sowohl für die Betriebsdauer als auch für die Gesundheit des Benutzers vorteilhaft erscheint.Preferably, the holder is designed to hold the interface circuit in the head and/or neck area of the user. In some embodiments, the holder can have a bracket which, when used as intended, is arranged in the cheek area of the user and can be attached to the head and/or ear of the user, for example in the manner of a microphone headset. In further embodiments, the holder can be arranged in front of the user's face in the manner of a pair of glasses or can be placed around the user's neck on a collar or necklace. In further embodiments, the interface circuit can be mounted on a flexible film that adheres to the skin or as a so-called electronic tattoo that is positioned in the cheek, chin and/or neck area of the user. All of these designs and embodiments have the advantage that the transmission of the individual coding and the mutual exchange of query signal and response signal are made possible over short distances. This allows the new input device to be implemented with very low transmission power, which appears to be advantageous both for the operating time and for the health of the user.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhalten die Sensorelemente jeweils einen SAW-Tag als Transponder.In a further embodiment, the sensor elements each contain a SAW tag as a transponder.

Die Abkürzung SAW steht hier für Oberflächenwelle (Surface Acoustic Wave) und bezeichnet eine Schallwelle, die sich an der Oberfläche eines Körpers ausbreitet. Die Sensorelemente beinhalten in dieser Ausgestaltung einen Wellenwandler (typischerweise als Interdigitalwandler) , der ein elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Abfragesignal in eine mechanische Schallwelle umwandelt. Die Schallwelle kann sich an der Oberfläche des Trägerkörpers ausbreiten und wird an definierten Reflexionsstellen reflektiert. Eine so reflektierte Schallwelle läuft an der Oberfläche des Körpers zurück und wird von dem Wellenwandler als Antwortsignal abgestrahlt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt jedes Sensorelement einen SAW-Tag mit einer individuellen Codierung in Form einer räumlichen Verteilung von Reflexionsstellen, so dass das individuell codierte Antwortsignal jeweils eine Vielzahl von Reflexionen beinhaltet, deren zeitlicher Abstand relativ zu dem Abfragesignal und relativ zueinander die individuelle Codierung repräsentiert.The abbreviation SAW stands for surface acoustic wave and refers to a sound wave that spreads across the surface of a body. In this embodiment, the sensor elements contain a wave converter (typically as an interdigital converter) that converts an electrical, magnetic and/or electromagnetic query signal into a mechanical sound wave. The sound wave can spread across the surface of the carrier body and is reflected at defined reflection points. A sound wave reflected in this way runs back along the surface of the body and is emitted by the wave converter as a response signal. In preferred embodiments, each sensor element has a SAW tag with an individual coding in the form of a spatial distribution of reflection points, so that the individually encoded response signal contains a large number of reflections, the time interval of which relative to the query signal and relative to one another represents the individual coding.

Die Verwendung derartiger SAW-Tags ermöglicht eine sehr kostengünstige und zuverlässige Identifikation der einzelnen Sensorelemente. Die Schallwelle an der Oberfläche des Sensorelements breitet sich langsamer aus als eine elektromagnetische Funkwelle, was prinzipbedingt zu einer zeitlichen Verzögerung zwischen Abfragesignal und den individuell codierten Antwortsignalen der Sensorelemente führt. Diese zeitliche Verzögerung ist sehr vorteilhaft, um eine Vielzahl von individuell codierten Antwortsignalen in Reaktion auf ein gemeinsames Abfragesignal auszuwerten, insbesondere in der Präsenz von natürlichen Reflexionen des Abfragesignals in der Mundhöhle des Benutzers. Die Verzögerung reduziert zudem ein direktes Übersprechen vom Abfragesignal zum Antwortsignal am Schnittstellenschaltkreis. Darüber hinaus können SAW-Tags im Gegensatz zu vielen anderen Sensorelementen mit sehr kleinen Abmessungen von beispielsweise kleiner oder gleich 2mm x 2mm x 0,2mm hergestellt werden. Dies begünstigt eine Positionierung direkt an den Zähnen des Benutzers. Die SAW-Tags können in einigen Ausführungsbeispielen mit einer körperverträglichen Beschichtung versehen und mit Hilfe eines körperverträglichen Klebstoffs an den Zähnen des Benutzers befestigt werden. Vorteilhaft können derartige Sensorelemente dann durch einfaches Zähneputzen entfernt und beispielsweise über den Darmtrakt ausgeschieden werden. Dies reduziert oder vermeidet Hygieneprobleme.The use of such SAW tags enables a very cost-effective and reliable identification of the individual sensor elements. The sound wave on the surface of the sensor element spreads more slowly than an electromagnetic radio wave, which in principle leads to a time delay between the query signal and the individually coded response signals of the sensor elements. This time delay is very advantageous in order to evaluate a large number of individually coded response signals in response to a common query signal, especially in the Presence of natural reflections of the interrogation signal in the user's oral cavity. The delay also reduces direct crosstalk from the interrogation signal to the response signal on the interface circuit. Furthermore, unlike many other sensor elements, SAW tags can be manufactured with very small dimensions, for example less than or equal to 2mm x 2mm x 0.2mm. This facilitates positioning directly on the user's teeth. In some embodiments, the SAW tags can be provided with a body-compatible coating and attached to the user's teeth using a body-compatible adhesive. Such sensor elements can then advantageously be removed by simply brushing the teeth and excreted, for example, via the intestinal tract. This reduces or avoids hygiene problems.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Schnittstellenschaltkreis dazu eingerichtet, eine Vielzahl von individuell codierten Antwortsignalen in Bezug auf eine jeweilige Signalstärke zu analysieren.In a further embodiment, the interface circuit is configured to analyze a plurality of individually coded response signals with respect to a respective signal strength.

In dieser Ausgestaltung beinhaltet die Auswertung der Sensorelemente eine Analyse der jeweiligen Signalstärke in Ergänzung dazu, dass der Schnittstellenschaltkreis die jeweils individuelle Codierung der Sensorelemente analysiert. Die Analyse der jeweiligen Signalstärke kann in einigen Ausführungsbeispielen unter Verwendung eines Schwellenwertkriteriums erfolgen, indem der Schnittstellenschaltkreis zunächst anhand eines Schwellenwertkriteriums entscheidet, welche Antwortsignale aus der Vielzahl von Antwortsignalen der Sensorelemente einer weiteren Analyse/Auswertung zugeführt werden. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Schnittstellenschaltkreis dazu eingerichtet, nur solche individuell codierten Antwortsignale in Bezug auf den jeweils individuellen Code zu analysieren, deren Signalstärke einen definierten Schwellenwert übersteigt oder zumindest erreicht. Die Ausgestaltung ermöglicht die Realisierung der neuen Eingabevorrichtung auf sehr einfache und kostengünstige Weise mit rein passiven Sensorelementen, da die Zunge einen Signalaustausch zwischen einem Sensorelement und dem Schnittstellenschaltkreis dämpft oder gar unterdrückt, wenn sie das Sensorelement abdeckt. Dementsprechend kann die Eingabevorrichtung dieser Ausgestaltung darauf beruhen, dass der Benutzer mit Hilfe seiner Zunge einen Signalaustausch zwischen dem Schnittstellenschaltkreis und einem oder mehreren ausgewählten Sensorelementen gezielt dämpfen und/oder unterdrücken kann. Vorteilhaft kann in dem Schnittstellenschaltkreis hinterlegt sein, welche individuell codierten Antwortsignale der Schnittstellenschaltkreis in Reaktion auf ein Abfragesignal erwarten kann, wenn keines der Sensorelemente oder nur bestimmte Sensorelemente vom Benutzer mit seiner Zunge abgedeckt sind. Der Schnittstellenschaltkreis kann dazu eingerichtet sein, die empfangenen Antwortsignale mit der Erwartungshaltung zu vergleichen, um auf diese Weise zu erkennen, von welchem Sensorelement oder von welchen Sensorelementen kein Antwortsignal mit hinreichender Signalstärke empfangen wurde. Auf diese Weise kann der Schnittstellenschaltkreis sehr einfach die "Betätigung" eines Sensorelements mit der Zunge, genau genommen eine gewollte Assoziation zwischen Zunge und Zahn oder Zähnen, erkennen.In this embodiment, the evaluation of the sensor elements includes an analysis of the respective signal strength in addition to the interface circuit analyzing the respective individual coding of the sensor elements. The analysis of the respective signal strength can be carried out in some embodiments using a threshold criterion in that the interface circuit first decides on the basis of a threshold criterion which response signals from the multitude of response signals of the sensor elements are to be sent for further analysis/evaluation. In some preferred embodiments, the interface circuit is set up to analyze only those individually coded response signals in relation to the respective individual code whose signal strength exceeds or at least reaches a defined threshold value. The embodiment enables the new input device to be implemented in a very simple and cost-effective manner with purely passive sensor elements, since the tongue dampens or even suppresses a signal exchange between a sensor element and the interface circuit when it covers the sensor element. Accordingly, the input device of this embodiment can be based on the user using his tongue to specifically dampen a signal exchange between the interface circuit and one or more selected sensor elements. and/or suppress it. Advantageously, the interface circuit can store which individually coded response signals the interface circuit can expect in response to a query signal if none of the sensor elements or only certain sensor elements are covered by the user's tongue. The interface circuit can be set up to compare the received response signals with the expected setting in order to recognize in this way which sensor element or sensor elements did not receive a response signal with sufficient signal strength. In this way, the interface circuit can very easily recognize the "activation" of a sensor element with the tongue, more precisely a desired association between the tongue and tooth or teeth.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Schnittstellenschaltkreis dazu eingerichtet, eine Vielzahl von individuell codierten Antwortsignalen logisch miteinander zu verknüpfen.In a further embodiment, the interface circuit is designed to logically link a plurality of individually coded response signals.

Diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, dass der Schnittstellenschaltkreis zeitgleiche und/oder zeitlich aufeinanderfolgende "Betätigungen" einer Gruppe von Sensorelementen zuverlässig erkennen und auswerten kann. Besonders vorteilhaft ist der Schnittstellenschaltkreis in einigen Ausführungsbeispielen dieser Ausgestaltung dazu eingerichtet, eine Zungenbewegung entlang von mehreren Sensorelementen in Bezug auf Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit zu detektieren. Dies ermöglicht es dem Benutzer, zum Beispiel über "Wischbewegungen" ähnlich wie auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm eines Smartphones oder Tablet-PCs mit dem technischen Gerät zu interagieren. Beispielsweise könnte eine Bewegung mit der Zunge von links nach rechts entlang der Innenseite der Zähne im Oberkiefer des Benutzers als ein Eingabebefehl für ein technisches Gerät fungieren, das eine Bewegung des Gerätes nach rechts auslöst. Das technische Gerät kann beispielsweise ein assistives Robotersystem sein. Auch das Erkennen und Ignorieren von eventuell unbeabsichtigten Mehrfachbetätigungen und eine daraus folgende Erhöhung der Zuverlässigkeit der neuen Eingabevorrichtung wird mit dieser Ausgestaltung erleichtert.This design advantageously contributes to the interface circuit being able to reliably detect and evaluate simultaneous and/or chronologically successive "activations" of a group of sensor elements. In some embodiments of this design, the interface circuit is particularly advantageously set up to detect a tongue movement along several sensor elements in relation to the direction of movement and/or speed of movement. This enables the user to interact with the technical device, for example, via "swiping movements" similar to a touch-sensitive screen of a smartphone or tablet PC. For example, a movement with the tongue from left to right along the inside of the teeth in the user's upper jaw could function as an input command for a technical device that triggers a movement of the device to the right. The technical device can be an assistive robot system, for example. The detection and ignoring of possibly unintentional multiple activations and a resulting increase in the reliability of the new input device is also made easier with this design.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhalten die Sensorelemente jeweils einen Schalter, der dazu eingerichtet ist, den Transponder wahlweise zu aktivieren oder zu deaktivieren.In a further embodiment, the sensor elements each contain a switch which is designed to selectively activate or deactivate the transponder.

In einigen Ausführungsbeispielen dieser Ausgestaltung kann der Schalter dazu eingerichtet sein, eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten Teil des Sensorelements und einem zweiten Teil des Sensorelements wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen, wobei der erste Teil des Sensorelements eine Antenne beinhaltet, über die das Abfragesignal aufgenommen und/oder das Antwortsignal abgesendet wird, während der zweite Teil die individuelle Codierung des jeweiligen Sensorelements speichert oder repräsentiert. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Schalter ein elektrischer Kontakt sein, der wahlweise mit der Zunge geschlossen werden kann. Insbesondere kann der Schalter einen Wechselkontakt beinhalten, mit dem ein erstes Sensorelement oder ein zweites Sensorelement wahlweise aktiviert werden kann.In some embodiments of this design, the switch can be configured to selectively establish or interrupt an electrical connection between a first part of the sensor element and a second part of the sensor element, wherein the first part of the sensor element includes an antenna via which the query signal is received and/or the response signal is sent, while the second part stores or represents the individual coding of the respective sensor element. In some embodiments, the switch can be an electrical contact that can optionally be closed with the tongue. In particular, the switch can include a changeover contact with which a first sensor element or a second sensor element can optionally be activated.

Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn der Schnittstellenschaltkreis jeweils nur von solchen Sensorelementen ein individuell codiertes Antwortsignal erhalten soll, die durch eine Benutzeraktion ausgewählt werden. Die Ausgestaltung ermöglicht eine schnelle Erkennung eines vom Benutzer mit der Zunge aktivierten Sensorelements. Sie trägt außerdem dazu bei, dem Benutzer ein haptisches Feedback für die Betätigung eines Sensorelements zu geben. Dies kann vorteilhaft sein, um Fehleingaben zu reduzieren.This design is particularly advantageous if the interface circuit is only to receive an individually coded response signal from those sensor elements that are selected by a user action. The design enables rapid detection of a sensor element activated by the user with the tongue. It also helps to give the user haptic feedback for the actuation of a sensor element. This can be advantageous for reducing incorrect inputs.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Sensorelemente jeweils eine definierte Kontaktfläche für die Zunge des Benutzers auf, wobei der Schalter senkrecht zu der Kontaktfläche betätigt werden kann.In a further embodiment, the sensor elements each have a defined contact surface for the user's tongue, wherein the switch can be actuated perpendicular to the contact surface.

In dieser Ausgestaltung können die Sensorelemente nach Art eines Drucktasters agieren, was eine sehr zuverlässige individuelle Betätigung einzelner Sensorelemente mit der Zunge ermöglicht.In this design, the sensor elements can act like a push button, which enables very reliable individual actuation of individual sensor elements with the tongue.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Sensorelemente jeweils eine definierte Kontaktfläche für die Zunge des Benutzers auf, wobei der Schalter parallel zu der Kontaktfläche betätigt werden kann.In a further embodiment, the sensor elements each have a defined contact surface for the user's tongue, wherein the switch can be actuated parallel to the contact surface.

In dieser Ausgestaltung erfordert die Aktivierung eines Sensorelements gewissermaßen eine Schiebebetätigung des Schalters mit der Zunge bzw. eine mit der Zunge ausgeübte Scherkraft, was vorteilhaft dazu beiträgt, Fehleingaben zu reduzieren. Darüber hinaus ist diese Ausgestaltung vorteilhaft, wenn ein Sensorelement wahlweise zwei verschiedene Antwortsignale erzeugen soll, um die Anzahl der möglichen Interaktionen des Benutzers mit dem technischen Gerät weiter zu erhöhen.In this embodiment, the activation of a sensor element requires a sliding operation of the switch with the tongue or a Shear force, which advantageously contributes to reducing incorrect inputs. In addition, this design is advantageous if a sensor element is to optionally generate two different response signals in order to further increase the number of possible interactions of the user with the technical device.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Sensorelemente jeweils eine Erhebung und/oder Vertiefung auf, die der Zunge des Benutzers eine tastbare Markierung bietet.In a further embodiment, the sensor elements each have a raised area and/or a recess that provides the user's tongue with a tactile marking.

Diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, die Ergonomie der neuen Eingabevorrichtung zu verbessern und unbeabsichtigte Fehleingaben zu minimieren.This design advantageously contributes to improving the ergonomics of the new input device and minimizing unintentional input errors.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Eingabevorrichtung einen Kieferpositionssensor, der dazu eingerichtet ist, eine Kieferposition des Benutzers zu detektieren, wobei der Schnittstellenschaltkreis dazu eingerichtet ist, die Vielzahl von Steuersignalen ferner in Abhängigkeit von dem Kieferpositionssensor zu erzeugen.In a further embodiment, the input device includes a jaw position sensor configured to detect a jaw position of the user, wherein the interface circuit is configured to generate the plurality of control signals further in dependence on the jaw position sensor.

Diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, die Anzahl möglicher Benutzereingaben weiter zu erhöhen. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der Kieferpositionssensor nach Art einer Shift- bzw. Umschalttaste fungieren, so dass der Benutzer in Ergänzung zu einer Zungenbewegung durch Öffnen oder Schließen seines Kiefers verschiedene Interaktionen mit dem technischen Gerät bewirken kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Schnittstellenschaltkreis dementsprechend dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem Signal des Kieferpositionssensors verschiedene Steuersignale zu einem individuell codierten Antwortsignal eines ausgewählten Sensorelements zu erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Kieferpositionssensor dazu eingerichtet sein, einen Öffnungswinkel zwischen dem Oberkiefer und dem Unterkiefer des Benutzers zu detektieren. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Kieferpositionssensor dazu eingerichtet sein, ein druckabhängiges Kieferpositionssignal zu erzeugen, das beispielsweise für den Druck repräsentativ sein kann, mit dem der Oberkiefer und der Unterkiefer gegeneinandergedrückt werden.This design advantageously contributes to further increasing the number of possible user inputs. In some preferred embodiments, the jaw position sensor can function like a shift key, so that the user can bring about various interactions with the technical device by opening or closing his jaw in addition to a tongue movement. In preferred embodiments, the interface circuit is accordingly set up to generate various control signals for an individually coded response signal of a selected sensor element depending on a signal from the jaw position sensor. In some embodiments, the jaw position sensor can be set up to detect an opening angle between the upper jaw and the lower jaw of the user. In further embodiments, the jaw position sensor can be set up to generate a pressure-dependent jaw position signal, which can be representative, for example, of the pressure with which the upper jaw and the lower jaw are pressed against each other.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Sensorelemente jeweils eine geschlossene biokompatible Hülle auf.In a further embodiment, the sensor elements each have a closed biocompatible shell.

Eine biokompatible Hülle im Sinne dieser Ausgestaltung ist eine geschlossene Hülle aus einem Material, das im Kontakt mit dem Speichel und/oder Gewebe des Benutzers frei von gesundheitsschädlichen Einflüssen ist. In einigen Ausführungsbeispielen können die Sensorelemente mit Proteinen überzogen sein, um eine Biokompatibilität zu erreichen. Die Sensorelemente dieser Ausgestaltung besitzen eine hohe Körperverträglichkeit und sind vorzugsweise biotolerant oder sogar bioinert.A biocompatible casing in the sense of this embodiment is a closed casing made of a material that is free from harmful influences when in contact with the user's saliva and/or tissue. In some embodiments, the sensor elements can be coated with proteins in order to achieve biocompatibility. The sensor elements of this embodiment have a high body compatibility and are preferably biotolerant or even bioinert.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung,
Fig. 2
eine schematische Darstellung eines SAW-Tags, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als Sensorelement verwendet sein kann,
Fig. 3
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit mehreren Sensorelementen,
Fig. 4
eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
Fig. 5
eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. They show:
Fig.1
a schematic representation of a first embodiment of the new device,
Fig.2
a schematic representation of a SAW tag used in the embodiment according to Fig.1 can be used as a sensor element,
Fig.3
a schematic representation of another embodiment with several sensor elements,
Fig.4
a schematic representation of a sensor element according to another embodiment, and
Fig.5
a schematic representation of a sensor element according to yet another embodiment.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Eingabevorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Eingabevorrichtung 10 dient dazu, einem menschlichen Benutzer die Interaktion mit einem technischen Gerät zu ermöglichen, wie dies im Einzelnen nachfolgend erläutert ist. Der Benutzer ist hier stark vereinfacht mit seiner Mundhöhle 12 dargestellt, in der sich die Zunge 14 sowie eine Vielzahl von Zähnen 16 befinden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Zähnen 16 jeweils ein Sensorelement 18 an einer der Zunge 14 zugewandten Zahninnenseite angeordnet. In einigen Ausführungsbeispielen weisen die Sensorelemente 18 jeweils eine geschlossene Außenhülle auf und sind mit dieser Außenhülle an jeweils einem Zahn festgeklebt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Sensorelemente an einem hier nicht dargestellten Sensorträger befestigt sein, wobei der Sensorträger an den Zähnen des Benutzers befestigt wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Sensorträger ähnlich wie eine Zahnspange an den Zähnen des Benutzers befestigt sein. Alternativ kann der Sensorträger eine Schiene aus Kunststoff mit einer Negativform der Zähne beinhalten, die über die Zähne geschoben werden kann. Unabhängig von der Art der Befestigung der Sensorelemente an den Zähnen des Benutzers ist es in einigen Ausführungsbeispielen bevorzugt, wenn innerhalb der Mundhöhle zumindest sechs diskrete Sensorelemente verteilt sind, wobei jeweils ein diskretes Sensorelement an einem anderen Zahn angeordnet ist.In Fig.1 an embodiment of the new input device is designated in its entirety with the reference number 10. The input device 10 serves to enable a human user to interact with a technical device, as is explained in detail below. The user is shown here in a highly simplified manner with his oral cavity 12, in which the tongue 14 and a plurality of teeth 16 are located. In the embodiment shown, a sensor element 18 is arranged on each of the teeth 16 on an inner side of the tooth facing the tongue 14. In some embodiments, the sensor elements 18 each have a closed outer shell and are glued to a tooth with this outer shell. In other embodiments, the sensor elements can be attached to a sensor carrier (not shown here), wherein the sensor carrier is attached to the user's teeth. In some embodiments, the sensor carrier can be attached to the user's teeth in a similar way to braces. Alternatively, the sensor carrier can contain a plastic rail with a negative mold of the teeth that can be pushed over the teeth. Regardless of the type of attachment of the sensor elements to the user's teeth, it is preferred in some embodiments if at least six discrete sensor elements are distributed within the oral cavity, with each discrete sensor element being arranged on a different tooth.

Die Eingabevorrichtung 10 beinhaltet einen Schnittstellenschaltkreis 20, der in bevorzugten Ausführungsbeispielen einen Mikrocontroller, Mikroprozessor, ASIC, FPGA oder einen anderen Logikschaltkreis beinhalten kann. Der Schnittstellenschaltkreis wird in den bevorzugten Ausführungsbeispielen außerhalb von der Mundhöhle des Benutzers gehalten. Beispielsweise kann der Schnittstellenschaltkreis 20 mit Hilfe eines Bügels 22 gehalten werden, der nach Art eines Headsets an einem oder beiden Ohren des Benutzers befestigt wird. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis 20 an einer Kette oder einem Halsband angeordnet sein, die/das der Benutzer um den Hals tragen kann. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis 20 an einer Brille oder einem brillenartigen Gestell, einem Helm oder einer ähnlichen Halterung angeordnet sein, die es einem Benutzer ermöglicht, den Schnittstellenschaltkreis 20 im Kopfbereich zu positionieren. In bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt der Schnittstellenschaltkreis 20 eine Antenne 24, die sich beispielsweise bügelartig entlang des Kieferknochens und/oder einer Wangenseite des Benutzers erstrecken kann oder als elektronisches Tattoo direkt auf der Haut des Benutzers angebracht ist.The input device 10 includes an interface circuit 20, which in preferred embodiments may include a microcontroller, microprocessor, ASIC, FPGA or other logic circuit. In the preferred embodiments, the interface circuit is held outside the user's oral cavity. For example, the interface circuit 20 can be held by means of a bracket 22, which is attached to one or both ears of the user in the manner of a headset. In further embodiments, the interface circuit 20 can be arranged on a chain or a collar that the user can wear around the neck. In further embodiments, the interface circuit 20 can be arranged on glasses or a glasses-like frame, a helmet or a similar holder that allows a user to position the interface circuit 20 in the head area. In preferred embodiments, the interface circuit 20 has an antenna 24, which, for example, extends in a bracket-like manner along the jawbone and/or one side of the cheek of the user or can be applied directly to the user's skin as an electronic tattoo.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schnittstellenschaltkreis 20 mit einem elektrischen Antrieb 26 und einem Computer 28 verbunden. Der elektrische Antrieb 26 und der Computer 28 sind Beispiele für ein technisches Gerät, das der Benutzer mit Hilfe der neuen Eingabevorrichtung 10 bedienen und/oder steuern kann. Beispielsweise können der Antrieb 26 und der Computer 28 Teile eines assistiven Robotersystems sein. Generell kann die Eingabevorrichtung 10 überall eingesetzt werden, wo eine manuelle oder sprachbasierte Daten- und/oder Befehlseingabe für ein technisches Gerät nicht, nur zeitweise oder nur unzureichend möglich ist, insbesondere im Bereich des Gesundheitswesens, bei militärischen Anwendungen wie zum Beispiel der Justierung eines Zielfernrohrs im Anschlag oder im Freizeit- und Sportbereich, etwa bei sogenannten Actionsportarten. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis 20 wahlweise mit mehreren technischen Geräten gekoppelt werden, die räumlich entfernt voneinander positioniert sind, etwa in verschiedenen Räumen eines Gebäudes. Der Benutzer kann dann die verschiedenen technischen Geräte mit ein und derselben Eingabevorrichtung 10 bedienen und/oder steuern, jeweils abhängig davon, zu welchem der verschiedenen technischen Geräte er sich zu einem definierten Zeitpunkt in der Nähe befindet. Dementsprechend kann der Schnittstellenschaltkreis 20 in bevorzugten Ausführungsbeispielen eine Funkschnittstelle zu dem technischen Gerät aufweisen, die beispielsweise als WLAN und/oder Bluetooth und/oder NFC-Schnittstelle ausgebildet ist.In the exemplary embodiment shown here, the interface circuit 20 is connected to an electric drive 26 and a computer 28. The electric drive 26 and the computer 28 are examples of a technical device that the user can operate and/or control using the new input device 10. For example, the drive 26 and the computer 28 can be parts of an assistive robot system. In general, the input device 10 can be used anywhere where manual or voice-based data and/or command input for a technical device is not possible, only temporarily or only inadequately possible, in particular in the field of healthcare, in military applications such as adjusting a rifle scope in the firing position, or in the leisure and sports sector, such as in so-called action sports. In some exemplary embodiments, the interface circuit 20 can optionally be coupled to several technical devices that are spatially positioned apart from one another, for example in different rooms of a building. The user can then operate and/or control the various technical devices with one and the same input device 10, depending on which of the various technical devices he is in the vicinity of at a defined point in time. Accordingly, in preferred embodiments, the interface circuit 20 can have a radio interface to the technical device, which is designed, for example, as a WLAN and/or Bluetooth and/or NFC interface.

Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, erzeugt der Schnittstellenschaltkreis 20 ein Abfragesignal 30, das hier über die Antenne 24 in die Mundhöhle 12 des Benutzers ausgesendet wird. Die Sensorelemente 18 besitzen jeweils einen - vorzugsweise passiven - Transponder, der in der Lage ist, das Abfragesignal 30 zu empfangen und in Abhängigkeit davon ein individuell codiertes Antwortsignal 32, 34 zu erzeugen. Beispielhaft ist ein erster individueller Code bei der Bezugsziffer 32' dargestellt und ein davon verschiedener zweiter individueller Code ist bei der Bezugsziffer 34' dargestellt. Das Antwortsignal 32 mit dem individuellen Code 32' wird von einem Sensorelement 18' erzeugt, das an dem Zahn 16' angeordnet ist. Das Antwortsignal 34 mit dem individuellen Code 34' wird von einem Sensorelement erzeugt, das an dem Zahn 16" angeordnet ist. Aufgrund der unterschiedlichen individuellen Codierungen 32', 34' kann der Schnittstellenschaltkreis 20 erkennen, von welchem der Sensorelemente 18 in der Mundhöhle 12 des Benutzers ein jeweiliges Antwortsignal 32, 34 stammt.As in Fig.1 As is indicated schematically, the interface circuit 20 generates a query signal 30, which is transmitted here via the antenna 24 into the oral cavity 12 of the user. The sensor elements 18 each have a - preferably passive - transponder, which is able to receive the query signal 30 and, depending on this, to generate an individually coded response signal 32, 34. By way of example, a first individual code is shown at the reference number 32' and a different second individual code is shown at the reference number 34'. The response signal 32 with the individual code 32' is generated by a sensor element 18', which is arranged on the tooth 16'. The response signal 34 with the individual code 34' is generated by a sensor element, which is arranged on the tooth 16". Due to the different individual codings 32', 34', the interface circuit 20 can recognize from which of the sensor elements 18 in the oral cavity 12 of the user a respective response signal 32, 34 originates.

In der in Fig. 1 dargestellten Situation berührt die Zungenspitze der Zunge 14 die Zahninnenseite des Zahns 16', an der das Sensorelement 18' angeordnet ist. Dementsprechend bedeckt die Zunge 14 hier das Sensorelement 18', was zur Folge hat, dass das Antwortsignal 32 im Vergleich zu dem Antwortsignal 34 gedämpft ist oder sogar gänzlich unterdrückt wird. Infolgedessen empfängt der Schnittstellenschaltkreis 20 über die Antenne 24 das Antwortsignal 34 des Sensorelements 18" am Zahn 16" deutlich stärker als das Antwortsignal 32 von dem Zahn 16'. Gleiches gilt hier für weitere Antwortsignale (hier nicht dargestellt) von den weiteren Sensorelementen 18 in der Mundhöhle 12 des Benutzers. Durch Analyse der Antwortsignale von allen Sensorelementen 18 in der Mundhöhle 12 sowie Vergleich mit einer Erwartungshaltung, die beispielsweise in einem internen Speicher des Schnittstellenschaltkreises 12 hinterlegt sein kann, kann der Schnittstellenschaltkreis 20 erkennen, dass die Zungenspitze am Zahn 16' anliegt. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen interpretiert der Schnittstellenschaltkreis 20 dies als eine "Betätigung" des Sensorelements 18' am Zahn 16' und er bestimmt in Abhängigkeit von dieser Betätigung ein Steuersignal für das technische Gerät. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Steuersignal der Betätigung einer Taste auf einer handelsüblichen Computertastatur entsprechen, so dass der Benutzer Tastatureingaben mit seiner Zunge erzeugen kann, die mit den Tastatureingaben einer handelsüblichen Computertastatur kompatibel sind. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Betätigung des Sensorelements 18' beispielsweise den elektrischen Antrieb 26 einschalten oder ausschalten.In the Fig.1 In the situation shown, the tip of the tongue 14 touches the inside of the tooth 16', on which the sensor element 18' is arranged. Accordingly, the tongue 14 covers the sensor element 18' here, which means that the response signal 32 is dampened in comparison to the response signal 34 or is even completely suppressed. As a result, the interface circuit 20 receives the response signal 34 of the sensor element 18" on the tooth 16" via the antenna 24 significantly more strongly than the response signal 32 from the tooth 16'. The same applies here to further response signals (not shown here) from the other sensor elements 18 in the oral cavity 12 of the user. By analyzing the response signals from all sensor elements 18 in the oral cavity 12 and comparing them with an expectation that can be stored, for example, in an internal memory of the interface circuit 12, the interface circuit 20 can recognize that the tip of the tongue is resting on the tooth 16'. In the preferred embodiments, the interface circuit 20 interprets this as an "actuation" of the sensor element 18' on the tooth 16' and determines a control signal for the technical device in response to this actuation. In some embodiments, the control signal may correspond to the actuation of a key on a commercially available computer keyboard, so that the user can generate keystrokes with his tongue that are compatible with the keystrokes of a commercially available computer keyboard. In other embodiments, the actuation of the sensor element 18' may, for example, turn the electric drive 26 on or off.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhaltet die Eingabevorrichtung 10 einen oder mehrere Kieferpositionssensoren 36, mit denen die Position des Unterkiefers des Benutzers relativ zum Oberkiefer und/oder ein Druck, mit dem der Benutzer den Unterkiefer und den Oberkiefer zusammenpresst, detektieren kann. Der Kieferpositionssensor kann auch außerhalb der Mundhöhle 12 angeordnet sein, insbesondere auf der Haut des Benutzers im Bereich des Discus Articularis. Der Kieferpositionssensor kann beispielsweise an dem Bügel 22 befestigt sein. In bevorzugten Ausführungsbeispielen erzeugt der Kieferpositionssensor 36 ein weiteres individuell codiertes Antwortsignal 38 in Reaktion auf das Abfragesignal 30. Der Schnittstellenschaltkreis 20 kann mit Hilfe des Kieferpositionssensors 36 eine momentane Kieferposition des Benutzers detektieren und in Abhängigkeit davon verschiedene Steuersignale für das technische Gerät erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis 20 das Kieferpositionssignal 38 nach Art einer Umschalttaste oder Auswahltaste logisch mit der Betätigung eines Sensorelements 18 durch die Zunge 14 kombinieren, so dass der Benutzer durch Variieren seiner Kieferposition verschiedene "Zeichen" mit gleicher Zungenposition oder Zungenbewegung erzeugen kann.In preferred embodiments, the input device 10 includes one or more jaw position sensors 36, with which the position of the user's lower jaw relative to the upper jaw and/or a pressure with which the user presses the lower jaw and the upper jaw together can be detected. The jaw position sensor can also be arranged outside the oral cavity 12, in particular on the user's skin in the area of the discus articularis. The jaw position sensor can be attached to the bracket 22, for example. In preferred embodiments, the jaw position sensor 36 generates a further individually coded response signal 38 in response to the Query signal 30. The interface circuit 20 can detect a current jaw position of the user with the help of the jaw position sensor 36 and generate various control signals for the technical device depending on this. In some embodiments, the interface circuit 20 can logically combine the jaw position signal 38 in the manner of a shift key or selection key with the actuation of a sensor element 18 by the tongue 14, so that the user can generate various "characters" with the same tongue position or tongue movement by varying his jaw position.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Schnittstellenschaltkreis 20 dazu eingerichtet, eine zeitliche Abfolge von Zungenpositionen zu bestimmen, um auf diese Weise eine Zungenbewegung innerhalb der Mundhöhle 12 zu detektieren. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der Benutzer mit einer kontrollierten Zungenbewegung eine Interaktion mit dem technischen Gerät bewirken, wie etwa eine Bewegung des technischen Gerätes in eine Bewegungsrichtung, die der Bewegungsrichtung der Zunge 14 entspricht.In preferred embodiments, the interface circuit 20 is configured to determine a temporal sequence of tongue positions in order to detect a tongue movement within the oral cavity 12. In some preferred embodiments, the user can use a controlled tongue movement to effect an interaction with the technical device, such as a movement of the technical device in a direction of movement that corresponds to the direction of movement of the tongue 14.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen analysiert der Schnittstellenschaltkreis 20 mehrfache Betätigungen von Sensorelementen 18 innerhalb einer definierten Zeitspanne, um insbesondere zeitgleiche oder nahezu zeitgleiche Betätigungen von Sensorelementen 18 zu erkennen. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann eine Mehrfachbetätigung von Sensorelementen 18 mit der Zunge 14 eine gezielte Interaktion mit dem technischen Gerät bewirken, ähnlich wie etwa die zeitgleiche Betätigung von mehreren Tasten auf der Tastatur eines herkömmlichen Computers vordefinierte Aktionen auslösen kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Schnittstellenschaltkreis 20 dazu eingerichtet sein, mehrfache Betätigungen von Sensorelementen 18 innerhalb der definierten Zeitspanne zu ignorieren oder gegen eine hinterlegte Erwartungshaltung für typische unkontrollierte Zungenbewegungen vergleichen, um ungewollte oder unkontrollierte Zungenbewegungen herauszufiltern.In preferred embodiments, the interface circuit 20 analyzes multiple actuations of sensor elements 18 within a defined period of time in order to detect, in particular, simultaneous or almost simultaneous actuations of sensor elements 18. In some preferred embodiments, multiple actuation of sensor elements 18 with the tongue 14 can cause a targeted interaction with the technical device, similar to how the simultaneous actuation of several keys on the keyboard of a conventional computer can trigger predefined actions. In other embodiments, the interface circuit 20 can be set up to ignore multiple actuations of sensor elements 18 within the defined period of time or to compare them with a stored expectation for typical uncontrolled tongue movements in order to filter out unwanted or uncontrolled tongue movements.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Sensorelement 18, hier allerdings in einer schematischen Darstellung ohne biokompatible Hülle. Fig.2 shows a preferred embodiment of a sensor element 18, but here in a schematic representation without a biocompatible sheath.

Das Sensorelement 18 besitzt hier einen Körper 40, der beispielsweise aus einem kristallinen Halbleitermaterial, wie beispielsweise Lithiumniobat LiNbO3 hergestellt sein kann. Der Körper kann in diesem Fall sehr dünn sein und eine Dicke von beispielsweise kleiner oder gleich 0,2mm aufweisen. Auf dem Körper 40 sind Leiterstrukturen ausgebildet, beispielsweise als metallische Bahnen. Eine erste Leiterstruktur 42 bildet einen Wellenwandler (Interdigitalwandler) mit einer Empfangsantenne 44, über die das elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Abfragesignal 30 empfangen werden kann. Ein elektrisches Abfragesignal kann im Rahmen einer kapazitiven Kopplung zwischen den Sensorelementen und dem Schnittstellenschaltkreise verwendet sein. Ein magnetisches Abfragesignal kann bei einer induktiven Kopplung zwischen den Sensorelementen und dem Schnittstellenschaltkreise verwendet sein. Ein elektromagnetisches Abfragesignal 30 entspricht einem Funksignal. Prinzipiell erscheinen alle drei Varianten möglich, wobei ein elektromagnetisches Abfragesignal 30 in Bezug auf die nachfolgend erläuterte Funktion des Sensorelements 18 vorteilhaft erscheint.The sensor element 18 here has a body 40, which can be made, for example, from a crystalline semiconductor material such as lithium niobate LiNbO3. In this case, the body can be very thin and have a thickness of, for example, less than or equal to 0.2 mm. Conductor structures are formed on the body 40, for example as metallic tracks. A first conductor structure 42 forms a wave converter (interdigital converter) with a receiving antenna 44, via which the electrical, magnetic and/or electromagnetic interrogation signal 30 can be received. An electrical interrogation signal can be used as part of a capacitive coupling between the sensor elements and the interface circuit. A magnetic interrogation signal can be used for an inductive coupling between the sensor elements and the interface circuit. An electromagnetic interrogation signal 30 corresponds to a radio signal. In principle, all three variants appear possible, with an electromagnetic interrogation signal 30 appearing advantageous with regard to the function of the sensor element 18 explained below.

Die Leiterstruktur 42 wandelt das Abfragesignal 30 in eine akustische Oberflächenwelle um, die in Fig. 2 bei der Bezugsziffer 46 angedeutet ist. Die Oberflächenwelle 46 breitet sich auf der Oberfläche des Körpers 40 in Richtung des Pfeils 48 aus. Bei der Bezugsziffer 50 ist eine weitere Leiterstruktur dargestellt, die auf der Oberfläche des Körpers 40 ausgebildet ist. Die weitere Leiterstruktur 50 beinhaltet hier im Wesentlichen mehrere Reflektoren, an denen die Oberflächenwelle 46 reflektiert wird. An jedem Reflektor der Leiterstruktur 50 entsteht folglich eine reflektierte Oberflächenwelle 52, die in Richtung des Pfeils 54 läuft und die Leiterstruktur 42 erreicht. Dort wird die zurücklaufende Oberflächenwelle 52 wieder in eine elektromagnetische Welle umgewandelt und über die Antenne 44 abgestrahlt.The conductor structure 42 converts the interrogation signal 30 into an acoustic surface wave, which Fig.2 is indicated by the reference number 46. The surface wave 46 spreads on the surface of the body 40 in the direction of the arrow 48. The reference number 50 shows a further conductor structure which is formed on the surface of the body 40. The further conductor structure 50 essentially contains several reflectors at which the surface wave 46 is reflected. A reflected surface wave 52 is therefore created at each reflector of the conductor structure 50, which runs in the direction of the arrow 54 and reaches the conductor structure 42. There, the returning surface wave 52 is converted back into an electromagnetic wave and emitted via the antenna 44.

Die Leiterstruktur 42 und die Antenne 44 sind vorzugsweise aneinander angepasst, mit hoher Impedanz und vorzugsweise direkt gekoppelt, um eine vorteilhafte Miniaturisierung des Sensorelements 18 zu ermöglichen. In einigen Ausführungsbeispielen besitzt das Sensorelement 18 eine Flächenausdehnung von etwa 2mm x 2mm.The conductor structure 42 and the antenna 44 are preferably matched to one another, with high impedance and preferably directly coupled to enable advantageous miniaturization of the sensor element 18. In some embodiments, the sensor element 18 has a surface area of approximately 2mm x 2mm.

Im unteren Teil der Fig. 2 ist ein schematisches Zeitdiagramm dargestellt, das bei der Bezugsziffer 56 einen Impuls zeigt, der das Abfragesignal 30 symbolisiert. Der Impuls 56 regt in der ersten Leiterstruktur 42 eine hinlaufende Oberflächenwelle 46 an. Bei den Bezugsziffern 58, 60, 62 sind hier drei kleinere Impulse dargestellt, die zeitlich aufeinander folgen und mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung Δt0 nach dem Impuls 56 auftreten. Die Impulse 58, 60 sind hier mit einem zeitlichen Abstand Δt dargestellt, der den räumlichen Abstand d zwischen den ersten beiden Reflektoren der zweiten Leiterstruktur 50 in Laufrichtung 48 der hinlaufenden Oberflächenwelle 46 entspricht. Mit anderen Worten erzeugt das Sensorelement 18 hier also auf einen Abfrageimpuls 56 hin eine Anzahl an zeitlich gestaffelten Antwortimpulsen 58, 60, 62, wobei der zeitliche Abstand der Antwortimpulse 58, 60, 62 zu dem Abfrageimpuls 56 und relativ zueinander der räumlichen Anordnung und Entfernung der Reflektoren in der Leiterstruktur 50 relativ zu der Leiterstruktur 42 entspricht. Die Signalstärke der Antwortimpulse 58, 60, 62, die von der ersten Leiterstruktur 42 als elektromagnetische Welle ausgesendet werden und dann bei der Antenne 24 des Schnittstellenschaltkreises 20 ankommen, ist üblicherweise deutlich geringer als die Signalstärke des Abfrageimpulses 56, wie dies in Fig. 2 vereinfacht dargestellt ist, da sich die Energie des Abfrageimpulses 56 auf mehrere Antwortimpulse 58, 60, 62 verteilt. Der zeitliche Abstand Δt0 der Antwortimpulse 58, 60, 62 zum Abfragesignal 56 ist aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen 46, 52 wesentlich größer als der Zeitversatz zu Rückstreusignalen bzw. Signalechos des Abfragesignals 56 aufgrund von Reflexionen in der Mundhöhle. Der zeitliche Abstand Δt0 vereinfacht die Auswertung der Antwortimpulse 60, 62 im Schnittstellenschaltkreis 20.In the lower part of the Fig.2 A schematic timing diagram is shown, which shows a pulse at reference number 56, which symbolizes the interrogation signal 30. The pulse 56 excites an incoming surface wave 46 in the first conductor structure 42. The reference numbers 58, 60, 62 show three smaller pulses which follow one another in time and occur with a certain time delay Δt 0 after the pulse 56. The pulses 58, 60 are shown here with a time interval Δt which corresponds to the spatial distance d between the first two reflectors of the second conductor structure 50 in the direction of travel 48 of the incoming surface wave 46. In other words, the sensor element 18 generates a number of temporally staggered response pulses 58, 60, 62 in response to a query pulse 56, the time interval of the response pulses 58, 60, 62 to the query pulse 56 and relative to one another corresponding to the spatial arrangement and distance of the reflectors in the conductor structure 50 relative to the conductor structure 42. The signal strength of the response pulses 58, 60, 62, which are emitted by the first conductor structure 42 as an electromagnetic wave and then arrive at the antenna 24 of the interface circuit 20, is usually significantly lower than the signal strength of the interrogation pulse 56, as shown in Fig.2 is shown in a simplified manner, since the energy of the query pulse 56 is distributed over several response pulses 58, 60, 62. The time interval Δt 0 of the response pulses 58, 60, 62 to the query signal 56 is, due to the propagation speed of the acoustic surface waves 46, 52, significantly greater than the time offset to backscatter signals or signal echoes of the query signal 56 due to reflections in the oral cavity. The time interval Δt 0 simplifies the evaluation of the response pulses 60, 62 in the interface circuit 20.

Bei der Bezugsziffer 64 ist eine Schwellenwertlinie angedeutet, die eine Signalschwelle repräsentiert, die in dem Schnittstellenschaltkreis 20 hinterlegt ist. Nur wenn eine Folge von Antwortimpulsen 58, 60, 62 die durch die Linie 64 repräsentierte Signalschwelle überschreitet, erkennt der Schnittstellenschaltkreis 20 in diesem Ausführungsbeispiel die entsprechende Pulsfolge als Antwortsignal des Sensorelements 18. Der zeitliche Abstand Δt der einzelnen Antwortimpulse in der Impulsfolge 58, 60, 62 repräsentiert eine individuelle Codierung, die das entsprechende Sensorelement 18 eindeutig identifiziert. Fig. 2 zeigt daher in einer vereinfachten Darstellung einen sog. SAW-Tag sowie eine Illustration einer vorteilhaften Funktionsweise. SAW-Tags gibt es seit den 1960er Jahren und sie bilden gewissermaßen einen geometrisch codierten Transponder, der sich für die Realisierung der neuen Eingabevorrichtung besonders gut eignet, weil SAW-Tags als passive Transponder sehr kleinbauend und kostengünstig hergestellt werden können. Wie bereits weiter oben angedeutet, kann der Benutzer mit Hilfe seiner Zunge die Signalstärke der elektromagnetischen Welle, die einen SAW-Tag als Abfragesignal 30 erreicht, sowie die Signalstärke etwaiger Antwortimpulse 58, 60, 62 dämpfen und somit dazu beitragen, dass der Schnittstellenschaltkreis 20 das Antwortsignal 32 von dem Sensorelement 18' (siehe Fig. 1) nicht oder zumindest nicht mit ausreichender Signalstärke erhält.Reference number 64 indicates a threshold line that represents a signal threshold that is stored in the interface circuit 20. Only when a sequence of response pulses 58, 60, 62 exceeds the signal threshold represented by line 64 does the interface circuit 20 in this embodiment recognize the corresponding pulse sequence as a response signal from the sensor element 18. The time interval Δt between the individual response pulses in the pulse sequence 58, 60, 62 represents an individual coding that uniquely identifies the corresponding sensor element 18. Fig.2 shows a simplified representation of a so-called SAW tag and an illustration of an advantageous mode of operation. SAW tags have been around since the 1960s and they form a kind of geometrically coded transponder that is particularly well suited for the implementation of the new input device because SAW tags are passive Transponders can be manufactured very small and inexpensively. As already indicated above, the user can use his tongue to attenuate the signal strength of the electromagnetic wave that reaches a SAW tag as an interrogation signal 30, as well as the signal strength of any response pulses 58, 60, 62, and thus help the interface circuit 20 to receive the response signal 32 from the sensor element 18' (see Fig.1 ) or at least not with sufficient signal strength.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand von zwei Sensorelementen 18a, 18b, die an jeweils einem Zahn 16a, 16b eines Benutzers angeordnet sein können. Die Sensorelemente 18a, 18b können mit Hilfe von SAW-Tags entsprechend Fig. 2 und/oder mit Hilfe einer anderen Transpondertechnologie realisiert sein. Fig.3 shows a further embodiment using two sensor elements 18a, 18b, which can be arranged on a tooth 16a, 16b of a user. The sensor elements 18a, 18b can be identified by means of SAW tags Fig.2 and/or using another transponder technology.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind zwei benachbarte Sensorelemente 18a, 18b an einem gemeinsamen Sensorträger 70 gehalten. Wie weiter oben schon angedeutet, kann der Sensorträger 70 aus Silikon, Kunststoff oder Metall hergestellt sein und je nach Anwendung ein oder mehrere Sensorelemente 18 an den Zähnen eines Benutzers fixieren. Geeignete Sensorträger 70 sind aus dem Bereich der Zahnmedizin und Kieferchirurgie prinzipiell bekannt.In the embodiment according to Fig.3 Two adjacent sensor elements 18a, 18b are held on a common sensor carrier 70. As already indicated above, the sensor carrier 70 can be made of silicone, plastic or metal and, depending on the application, can fix one or more sensor elements 18 to the teeth of a user. Suitable sensor carriers 70 are known in principle from the field of dentistry and jaw surgery.

Eine Besonderheit des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 liegt darin, dass hier jedes der Sensorelemente 18a, 18b zwei Sende-/Empfangsantennen 72, 74 beinhaltet, die räumlich nebeneinander angeordnet sind. Jede der beiden Sensorantennen 72, 74 ist hier "offen", d.h. die elektrische Leiterbahn der jeweiligen Antenne 72, 74 ist unterbrochen. Zwischen den beiden Antennen 72, 74 ist hier ein Schalter 76 mit zwei Kontaktpfaden angeordnet. Der Schalter 76 kann mit der Zunge in Richtung des Doppelpfeils 78 verschoben werden, um wahlweise die eine Antenne 72 oder die andere Antenne 74 zu schließen. Jede der beiden Antennen 72, 74 eines Sensorelements 18a, 18b kann mit einem Speicherchip gekoppelt sein, in dem eine individuelle Codierung gespeichert ist. Der Benutzer kann daher mit Hilfe seiner Zunge die Sensorelemente 18a, 18b wahlweise aktivieren und dabei auswählen, welche der jeweiligen Codierungen auf ein Abfragesignal 30 hin an den Schnittstellenschaltkreis 20 gesendet werden soll. Mit einem derartigen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass ein Sensorelement 18a, 18b wahlweise verschiedene individuelle Codierungen aussendet und somit verschiedene Betätigungen zu dem Schnittstellenschaltkreis 20 überträgt. Außerdem kann mit einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Bewegungsrichtung der Zunge und ggf. eine oszillierende Bewegung der Zunge auf einfache Weise detektiert werden.A special feature of the embodiment according to Fig.3 is that here each of the sensor elements 18a, 18b contains two transmitting/receiving antennas 72, 74 which are arranged next to each other. Each of the two sensor antennas 72, 74 is "open" here, i.e. the electrical conductor track of the respective antenna 72, 74 is interrupted. A switch 76 with two contact paths is arranged between the two antennas 72, 74. The switch 76 can be moved with the tongue in the direction of the double arrow 78 in order to close either one antenna 72 or the other antenna 74. Each of the two antennas 72, 74 of a sensor element 18a, 18b can be coupled to a memory chip in which an individual coding is stored. The user can therefore selectively activate the sensor elements 18a, 18b with the help of his tongue and thereby select which of the respective codes is to be sent to the interface circuit 20 in response to a query signal 30. With such an embodiment, it is possible for a sensor element 18a, 18b to selectively send out different individual codes and thus send different operations to the interface circuit 20. In addition, an embodiment according to Fig.3 the direction of movement of the tongue and, if applicable, an oscillating movement of the tongue can be easily detected.

Fig. 4 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Sensorelement 18 mit einer Kontaktfläche 90, die hier auf einer Erhebung 92 ausgebildet ist. Die Kontaktfläche 90 kann hier durch Druck senkrecht zur Kontaktfläche 90 auf eine Leiterbahnstruktur 94 gedrückt werden, um einen elektrischen Kontakt zu schließen. Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensorelements mit einem Schalter, der hier parallel zu der Kontaktfläche 90 verschoben werden muss, um eine doppelte Leiterstruktur 94 selektiv zu öffnen oder zu schließen. Die Fig. 4 und 5 zeigen somit mögliche Realisierungen für einen Schalter 76 gemäß Fig. 3. Fig.4 shows a simplified representation of a sensor element 18 with a contact surface 90, which is formed here on a raised portion 92. The contact surface 90 can be pressed onto a conductor track structure 94 by pressure perpendicular to the contact surface 90 in order to close an electrical contact. Fig.5 shows another embodiment of a sensor element with a switch, which here has to be moved parallel to the contact surface 90 in order to selectively open or close a double conductor structure 94. The Fig. 4 and 5 thus show possible realizations for a switch 76 according to Fig.3 .

In allen bevorzugten Ausführungsbeispielen ermöglicht die natürliche Bewegung der Zunge 14 des Benutzers über die in das Innere der Mundhöhle 12 weisenden Zahnoberflächen eine weitgehend ermüdungsfreie Bedienung der Eingabevorrichtung 10. Die Anordnung eines jeweils einzelnen Sensorelements 18 an einer Zahnfläche ermöglicht eine gezielte Daten- und/oder Steuersignalerzeugung mit einer geringen Fehlerrate aufgrund der feinmotorischen Fähigkeiten bzw. des feinmotorischen Gedächtnisses der Zunge 14 innerhalb der Mundhöhle 12. Eine Anordnung der Sensorelemente an den Zahninnenflächen trägt vorteilhaft zu einer ermüdungsfreien Bedienung bei. Besonders vorteilhaft ist eine kombinierte Auswertung der Antwortsignale von mehreren Sensorelementen, ggf. in Kombination mit einem oder mehreren Signalen, die eine Kieferposition des Benutzers repräsentieren, da auf diese Weise eine sehr hohe Anzahl an verschiedenen Eingabedaten/-Befehlen voneinander unterschieden werden kann. Somit ermöglichen Ausführungsbeispiele der neuen Eingabevorrichtung die Realisierung einer Tastaturfunktion, wie sie von herkömmlichen Computertastaturen bekannt ist, jedoch im Unterschied zu einer manuellen Betätigung hier mit Zungenbetätigung.In all preferred embodiments, the natural movement of the user's tongue 14 over the tooth surfaces facing into the interior of the oral cavity 12 enables largely fatigue-free operation of the input device 10. The arrangement of a single sensor element 18 on a tooth surface enables targeted data and/or control signal generation with a low error rate due to the fine motor skills or the fine motor memory of the tongue 14 within the oral cavity 12. An arrangement of the sensor elements on the inner surfaces of the teeth advantageously contributes to fatigue-free operation. A combined evaluation of the response signals from several sensor elements, possibly in combination with one or more signals that represent a jaw position of the user, is particularly advantageous, since in this way a very large number of different input data/commands can be distinguished from one another. Thus, embodiments of the new input device enable the implementation of a keyboard function as is known from conventional computer keyboards, but in contrast to manual operation, here with tongue operation.

Claims (15)

  1. An input apparatus for operating and/or controlling a technical device (26, 28) by a user, comprising a plurality of sensor elements (18) which are configured to be arranged spatially distributed in the oral cavity (12) of the user in order to detect a respective current tongue position and/or tongue movement of the user, and comprising an interface circuit (20) which is coupled to the sensor elements (18) and which is configured to generate a plurality of control signals depending on the sensor elements (18) and to transmit them to the technical device (26, 28), characterized in that the sensor elements (18) each include a transponder which is configured to receive an interrogation signal (30) and to transmit an individually encoded response signal (32, 34) to the interface circuit (20) in response thereto, wherein the interface circuit (20) is configured to generate the interrogation signal (30).
  2. The input apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor elements (18) each are arranged on a sensor carrier (70) which is configured to place the sensor elements (18) on the user's teeth (16).
  3. The input apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a holder (22) configured to hold the interface circuit (20) outside the oral cavity (12).
  4. The input apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor elements (18) each contain a SAW tag as a transponder.
  5. The input apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the interface circuit (20) is configured to analyze a plurality of individually encoded response signals (32, 34) with respect to their respective signal strength.
  6. The input apparatus according to claim 4, characterized in that the interface circuit (20) is configured to compare the signal strength of a plurality of response signals (32, 34) with an expected value.
  7. The input apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the interface circuit (20) is configured not to evaluate a plurality of response signals (32, 34) below a defined threshold (64) with respect to signal strength.
  8. The input apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the interface circuit (20) is configured to logically interlink a plurality of individually encoded response signals (32, 34).
  9. The input apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor elements (18) each include a switch (76) which is configured to selectively activate or deactivate the transponder.
  10. The input apparatus according to claim 9, characterized in that the sensor elements (90) each have a defined contact surface for the tongue (14) of the user, wherein the switch can be actuated perpendicular to the contact surface (90).
  11. The input apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the sensor elements each have a defined contact surface (90) for the tongue (14) of the user, wherein the switch can be actuated parallel to the contact surface (90).
  12. The input apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the sensor elements (18) each have a protrusion (92) and/or indentation that provides a tactile marker for the user's tongue (14).
  13. The input apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized by a jaw position sensor (36) configured to detect a jaw position of the user, wherein the interface circuit (20) is configured to generate the plurality of control signals further depending on the jaw position sensor (36).
  14. The input apparatus according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the sensor elements (18) have a closed biocompatible shell.
  15. A method for operating and/or controlling a technical device (26, 28) by a user, comprising the steps:
    - providing a plurality of sensor elements (18) spatially distributed in the oral cavity (12) of the user,
    - detecting a respective current tongue position and/or tongue movement of the user using the sensor elements (18),
    - generating a plurality of control signals depending on the respective current tongue position and/or tongue movement of the user by means of an interface circuit (20), and
    - transmitting the plurality of control signals from the interface circuit to the technical device (26, 28),
    characterized in that the interface circuit (20) generates an interrogation signal (30), and the sensor elements (18) each include a transponder that receives the interrogation signal (30) and transmits an individually encoded response signal (32, 34) to the interface circuit (20) depending on the respective current tongue position and/or tongue movement of the user.
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